JP2000213445A

JP2000213445A - 配電手段、放電用配電手段および点火用配電手段

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Publication number: JP2000213445A
Application number: JP2000057862A
Authority: JP
Inventors: Toshiyasu Suzuki; 利康鈴木
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-01-01
Filing date: 2000-01-27
Publication date: 2000-08-02

Abstract

(57)【要約】【目的】例えば直列インバータ回路を応用した点火回
路において「両点火コイル９９のうち、どちらか一方も
しくは両方の点火用放電ギャップ１３４でスパークが発
生する様に配電するとき互いに相手に影響を与えない様
にすること」と「配電用スイッチ（トランジスタ１３
９）の駆動回路を簡単化すること」である。【構成】例えば図の通り「直流電源２０１及びサイリ
スタ１３７、１３８（、ダイオード１０５、１０６）の
接続体」に「トランジスタ１３９、ダイオード１０７、
１０８、転流コンデンサ１１１、点火コイル９９及び点
火用放電ギャップ１３４等」の２組を対等に接続するこ
とを特徴としている。このことによって、両点火コイル
９９のどちらか一方もしくは両方に電力が配分されても
両点火コイル９９は互いに相手に影響を与えずにそれぞ
れ別々に点火動作を行うことができる。また、必要に応
じて上記接続体に接続する上記組数を増やすことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、電力変換回路を応用し、複数の
「負荷手段とインダクタンス手段を接続した負荷インダ
クタンス手段（例：その２次コイルに点火用放電ギャッ
プを接続した点火コイル。）」のうち少なくとも１つの
負荷インダクタンス手段を選ぶことができる配電手段に
関する。本発明の配電手段を直列インバータ回路を応用
した放電用配電手段｛例：点火用配電手段（電子配電機
能付き点火回路）。｝に利用すると、複数の昇圧用変圧
器（例：点火コイル。）のうち少なくとも１つの昇圧用
変圧器を選ぶことができる。すなわち、本発明の放電用
配電手段は、その少なくとも１つの昇圧用変圧器に接続
された放電ギャップ（例：点火用放電ギャップ。）に高
電圧を供給することができる。従って、本発明の配電手
段、さらに放電用配電手段を利用した点火用配電手段
（電子配電機能付き点火回路）は、複数の点火コイルを
持つ点火回路に対して有効である。特に、内燃機関用点
火回路、アルコール・エンジン用点火回路、スパーク・
アシスト・ディーゼル・エンジン用点火回路又はロケッ
ト・エンジン用点火回路などに対して有効である。

【０００２】

【背景技術】以下、配電手段の１種であり、さらに放電
用配電手段の１種でもある点火用配電手段を中心に述べ
て行くが、従来の配電手段や放電用配電手段についても
実質的に同じ事が言える。先ず、点火用配電手段の基に
なる点火回路（直列インバータ回路を応用した放電発生
回路の１種）の１例について説明する。図２の点火回路
はＣＣＤＩ方式（又はダブルＣＤＩ方式。Ｃａｐａｃｉ
ｔｏｒＣｈａｒｇｅａｎｄＤｉｓｃｈａｒｇｅＩ
ｇｎｉｔｉｏｎ）の点火回路（特に内燃機関用とロケッ
ト・エンジン用。）で、図中８８は定電圧手段、８９は
マイナス電圧を出力するＤＣ−ＤＣコンバータである。
図２の点火回路は転流コンデンサ１１１の充電時と放電
時にスパークを発生するので、従来のＣＤＩ方式または
電流しゃ断方式の点火回路の様に『点火のための準備動
作（そのコンデンサの充電またはその点火コイルの励
磁。）を必要としない』という第１の利点が有る。従っ
て、図２の点火回路は内燃エンジンの高速回転化に難無
く対応することができる。

【０００３】ＤＣ−ＤＣコンバータ８９（図３にその１
回路例を示す。）を強化すれば数十ミリ・セカンドのス
パーク期間も可能だから、この猛烈なスパーク・エネル
ギーが厳寒時のエンジン始動に大いに役立つ。これは、
図２の点火回路が転流コンデンサ１１１の充放電の繰り
返し回数によって、また、そのコンデンサ容量の大きさ
を変えることによって『そのスパーク期間とスパーク・
エネルギーを自由に設定することができる』という第２
の利点が有るからである。尚、前記コンデンサ容量の大
きさによって前記スパーク・エネルギーを変えることが
できるのはそれによってスパーク電流のピーク値が変わ
るからである。また、逆に点火が容易な時にそのスパー
ク・エネルギーを絞って節約することもできる。さら
に、燃焼光センサーと組み合せて、このセンサー信号を
フィード・バックしてその点火タイミングの他にそのス
パーク期間とスパーク・エネルギーを最適に調整するこ
とも可能である。もちろん、図２の点火回路はアルコー
ル・エンジン、スパーク・アシスト・ディーゼル・エン
ジン又はロケット・エンジン等の点火にも役に立つ。

【０００４】ここで、図２の点火回路の仕組みについて
述べる。この回路は直列インバータ回路を応用してお
り、スイッチング回路１３５、１３６はゲート・ターン
・オフ・サイリスタ（ＧＴＯ）の様に自己保持機能と自
己消弧機能を持っている。ダイオード１０７、１０８は
転流コンデンサ１１１の振動電圧のピーク値を一定にす
る。このため、ダイオード１０５、１０６にはほとんど
電流は流れないが、これらは点火動作に伴うサージ電圧
対策である。ダイオード１０７、１０８の作用は次の通
りである。スイッチング回路１３６のオン期間中、転流
コンデンサ１１１の電圧がコンデンサ７０の電圧と同じ
になると、それまで逆電圧のためオフだったダイオード
１０８がターン・オンするので、１次コイル９９ａの電
流はダイオード１０３、スイッチング回路１３６及びダ
イオード１０８を流れる様になり、転流コンデンサ１１
１の電圧はもうそれ以上増えない。一方、スイッチング
回路１３５のオン期間中、転流コンデンサ１１１の電圧
がゼロになると、それまで逆電圧のためオフだったダイ
オード１０７がターン・オンするので、１次コイル９９
ａの電流はダイオード１０７、スイッチング回路１３５
及びダイオード１０２を流れる様になり、転流コンデン
サ１１１の電圧はゼロのままになる。この様にその電圧
はゼロとその電源電圧の間に制限され、そのピーク値は
一定となる。

【０００５】それから、図２の回路は本発明者が考え出
した制御方式（参考：特開昭６２−５０１９号）を用い
ている。スイッチング回路１３５のターン・オフがスイ
ッチング回路１３６のターン・オンの引き金になり、ス
イッチング回路１３６のターン・オフがスイッチング回
路１３５のターン・オンの引き金になっている。そこ
で、以後この制御方式のことをターン・オフ・トリガー
方式と呼ぶことにする。そのためにスイッチング回路１
３５のオン・オフをトランジスタ９３等が検出し、スイ
ッチング回路１３６のオン・オフをトランジスタ９２等
が検出する。但し、このオン・オフ検出方法はトランジ
スタ９５〜９８の各コレクタしゃ断電流の影響を受ける
から、できるだけこれらが小さいトランジスタを選ぶ必
要が有るし、温度などによってこれらが大きくならない
様に工夫する必要も有る。そして、ダイオード１０１〜
１０４はファースト・リカバリー型であることが望まし
い。

【０００６】さて、このターン・オフ・トリガー動作は
次の様になる。入力端子１１２に入力されている点火信
号が立ち上がると、スイッチンク回路１３５とトランジ
スタ９３はオフだから、トランジスタ９０がターン・オ
ンし、コンデンサ１０９の充電電流がトランジスタ９１
をターン・オンさせる。その結果、トランジスタ９４も
オフだから、トランジスタ９１がスイッチング回路１３
６をトリガーする。スイッチング回路１３６のオン期間
中トランジスタ９２もオンで、これが抵抗１１９を介し
てトランジスタ９６のベース電位を持ち上げることによ
りスイッチング回路１３５をしっかりとオフに保つと同
時にコンデンサ１１０を充電する。スイッチング回路１
３６と共にトランジスタ９２がターン・オフすると、コ
ンデンサ１１０の放電電流が抵抗１２０とトランジスタ
９６のエミッタ接合（エミッタ・ベース間ＰＮ接合）を
通るから、スイッチング回路１３５がトリガーされる。

【０００７】スイッチング回路１３５と共にトランジス
タ９３、９４がオンのとき、トランジスタ９４がしっか
りとスイッチング回路１３６をオフに保つ。このとき前
記点火信号がハイ・レベルであれば、トランジスタ９３
がトランジスタ９０をオフに保つので、コンデンサ１０
９が放電する。スイッチング回路１３５と共にトランジ
スタ９３がターン・オフするとき前記点火信号がハイ・
レベルであれば、再びトランジスタ９０がターン・オン
する。以後、同様に同じ事が繰り返され、この回路は発
振する。この繰り返しは前記点火信号がハイ・レベルで
ある限り続く。この繰り返しの間この点火回路はスパー
クを連続的に発生する。しかし、トランジスタ９３がタ
ーン・オフするとき、前記点火信号がロー・レベルであ
れば、トランジスタ９０はオフのままで、この点火回路
はそのスパーク動作を停止する。

【０００８】尚、点火コイル９９について言えばその２
つのリーケージ・インダクタンスに比べてその励磁（又
は相互）インダクタンスが相当大きいことが望ましく、
点火コイル９９は磁気抵抗ができるだけ小さい閉磁路型
の方が良い。また、点火コイル９９と点火用放電ギャッ
プ１３４は点火ノイズ対策としてシールドした方が良
い。できれば点火コイル９９のリード線は貫通コンデン
サを介してそのシールド・ケースから引き出したい。さ
らに、スイッチング電源の様にこの回路の発振周波数を
高めることにより点火コイル９９を小型、軽量化でき
る。（第３の利点）

【０００９】ところで、コンデンサ７０を充電するのに
ＤＣ−ＤＣコンバータ８９の直流出力だけを用いるので
はなく、車載のＡＣＧ（交流発電機）の交流出力電圧を
変圧器で昇圧、整流した直流出力を用いることも考えら
れる。つまり、並列充電である。そうすればＤＣ−ＤＣ
コンバータ８９は、エンジン始動時とＡＣＧの出力が足
りない時だけシュミット・トリガー回路の制御により自
動的に動作する。ただし、前記交流の周波数には高低が
あるから、前記変圧器は図３の変圧器６９に比べて大き
く、重くなる。これを解決するには最初からＡＣＧにバ
ッテリー充電用とコンデンサ７０充電用に２種類の交流
出力電圧を取り出せる様に巻線を追加しておくか、ある
いは、前記周波数が低いときＤＣ−ＤＣコンバータ８９
を動作させ、高いとき小型にした前記変圧器を動作させ
る様に切り換えれば良い。さらに、この後者の場合、前
記変圧器と変圧器６９を共通にすることも考えられる。

【００１０】さらに、図１の回路は前述のＣＣＤＩ方式
点火回路の電子配電回路の一例を示したものである。こ
の回路では点火コイル９９、転流コンデンサ１１１、ト
ランジスタ１３９及びダイオード１０７、１０８等の組
合せの２組がどちらもサイリスタ１３７、１３８及びダ
イオード１０５、１０６に対して対等に接続されてい
る。スイッチ１４０、１４１によってどちらの、あるい
は、両方の点火用放電ギャップ１３４でスパークが発生
するのかが決まる。尚、必要に応じて前記組合せの数を
増やしてももちろん構わない。また、スパーク電流のピ
ーク値を増減させるために転流コンデンサ１１１のコン
デンサ容量を変える方法の一例は次の通りである。トラ
ンジスタ１３９と転流コンデンサ１１１の直列回路に同
様の直列回路を複数個並列接続して、それぞれの転流コ
ンデンサ１１１によってそのコンデンサ容量の大きさを
変えれば、使用する転流コンデンサ１１１を切り換える
ことにより結果的にそのコンデンサ容量を変えることが
できる。

【００１１】図３に図２中のＤＣ−ＤＣコンバータ８９
の１例を示す。図３の回路はシュミット・トリガー回路
で定電圧制御した、自己発振型プッシュ・プル式ＤＣ−
ＤＣコンバータ回路である。トランジスタ７２、７３、
ダイオード７４及び抵抗７７〜８１がシュミット・トリ
ガー回路を構成する。ダイオード７５、８５、抵抗８２
〜８４及びコンデンサ７６は２次側のマイナス出力電圧
とそのシュミット・トリガー回路の入力電圧をマッチン
グさせるために有る。その仕組みは次の通りである。ダ
イオード７５のアノード電位は抵抗８４、ダイオード７
５、８５及びコンデンサ７６によって１．２ボルト前後
の一定電位に固定される。このアノード電位とトランジ
スタ７３のベース電位（０．７ボルト前後）と出力端子
８６の電位の関係は、ちょうど「てこの原理」における
支点、作用点、力点の関係に似ており、抵抗８３、８２
の抵抗比でほぼ決まる。この様にしてマッチングが行わ
れる。以上の構成によりマイナス出力電圧の大きさが所
定値より小さければ、トランジスタ７１がシュミット・
トリガー回路に従ってこの回路のインバータ回路部を動
作させ、そうでなければ停止させる。尚、この回路のイ
ンバータ部を図４の回路で構成する場合どちらの抵抗３
１もスイッチング手段（図示せず。）を介してアースに
接続し、このスイッチング手段のオン、オフをトランジ
スタ７２のオン、オフと正反対に制御すれば良い。従っ
て、トランジスタ７１は要らない。

【００１２】

【関連特許】ａ）特開昭５２−１０４６３４号ｂ）特開昭５４−３６２７号ｃ）特開昭５７−１６８０６６号ｄ）特開昭５９−５４７７２号ｅ）特開昭６２−５０１９号ｆ）特許願昭６１−０１３９３８号ｇ）特開昭６２−２１７０１７号ｈ）特開昭６２−２２８８１５号ｉ）ＷＯ８７／０４５７５号ｊ）特願昭６２−１２０２３４号ｋ）特願昭６２−１２６８７５号ｌ）ＷＯ８８／０１８０４号ｍ）ＷＯ８８／０１８０５号ｎ）特願昭６３−４８２０号

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例の回路を示す回路図である。

【図２】本発明者の先行技術である点火回路の１例を示
す回路図である。

【図３】図２の点火回路のＤＣ−ＤＣコンバータ部の１
回路例を示す回路図である。

【図４】図３のＤＣ−ＤＣコンバータのインバータ回路
部の１例を示す回路図である。

【符号の説明】

８８定電圧手段８９ＤＣ−ＤＣコンバータ９９点火コイル９９ａ１次コイル１３４点火用放電ギャップ１３５、１３６スイッチング回路

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年２月２８日（２０００．２．２
８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】配電手段、放電用配電手段
および点火用配電手段

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、電力変換回路を応用し、複数の
「負荷手段とインダクタンス手段を接続した負荷インダ
クタンス手段（例：その２次コイルに点火用放電ギャッ
プを接続した点火コイル。）」のうち少なくとも１つの
負荷インダクタンス手段を選ぶことができる配電手段に
関する。本発明の配電手段を直列インバータ回路を応用
した放電用配電手段｛例：点火用配電手段（電子配電機
能付き点火回路）。｝に利用すると、複数の昇圧変圧器
（例：点火コイル。）等のうち少なくとも１つの昇圧変
圧器等を選ぶことができる。すなわち、本発明の放電用
配電手段は、その少なくとも１つの昇圧変圧器に接続さ
れた放電ギャップ（例：点火用放電ギャップ。）に高電
圧を供給することができる。従って、本発明の配電手段
や放電用配電手段を利用した点火用配電手段（電子配電
機能付き点火回路）は、複数の点火コイルを持つ点火回
路の電子配電に対して有効である。特に内燃機関用点火
回路、アルコール・エンジン用点火回路、スパーク・ア
シスト・ディーゼル・エンジン用点火回路又はロケット
・エンジン用点火回路などに対して有効である。

【０００２】

【０００４】ここで、図２の点火回路の仕組みについて
述べる。この回路は直列インバータ回路を応用してお
り、スイッチング回路１３５、１３６はゲート・ターン
・オフ・サイリスタ（ＧＴＯ）の様に自己保持機能と自
己消弧機能を持っている。ダイオード１０７、１０８は
転流コンデンサ１１１の振動電圧のピーク値を一定にす
る。つまり、ダイオード１０７は転流コンデンサ１１１
の電圧を電圧ゼロにクランプする電圧クランプ手段の役
割を果たし、ダイオード１０８は転流コンデンサ１１１
の電圧を電源電圧（電源コンデンサ７０の電圧）にクラ
ンプする電圧クランプ手段の役割を果たすので、転流コ
ンデンサ１１１の電圧は電圧ゼロとその電源電圧の間に
制限される。このため、ダイオード１０５、１０６には
ほとんど電流は流れないが、これらは点火動作に伴うサ
ージ電圧対策である。ダイオード１０７、１０８の作用
は次の通りである。スイッチング回路１３６のオン期間
中、転流コンデンサ１１１の電圧がその電源電圧と同じ
になると、それまで逆電圧のためオフだったダイオード
１０８がターン・オンするので、１次コイル９９ａの電
流はダイオード１０３、スイッチング回路１３６及びダ
イオード１０８を流れる様になり、転流コンデンサ１１
１の電圧はもうそれ以上増えない。一方、スイッチング
回路１３５のオン期間中、転流コンデンサ１１１の電圧
がゼロになると、それまで逆電圧のためオフだったダイ
オード１０７がターン・オンするので、１次コイル９９
ａの電流はダイオード１０７、スイッチング回路１３５
及びダイオード１０２を流れる様になり、転流コンデン
サ１１１の電圧はゼロのままになる。この様に転流コン
デンサ１１１の電圧は電圧ゼロとその電源電圧（電源コ
ンデンサ７０の電圧）の間に制限され、そのピーク値は
一定となる。

【０００７】スイッチング回路１３５と共にトランジス
タ９３、９４がオンのとき、トランジスタ９４がしっか
りとスイッチング回路１３６をオフに保つ。このとき前
記点火信号がハイ・レベルであれば、トランジスタ９３
がトランジスタ９０をオフに保つので、コンデンサ１０
９が放電する。スイッチング回路１３５と共にトランジ
スタ９３がターン・オフするとき前記点火信号がハイ・
レベルであれば、再びトランジスタ９０がターン・オン
する。以後同様に同じ事が繰り返され、図２の点火回路
は発振する。その繰返しは前記点火信号がハイ・レベル
である限り続く。その繰返しの間この点火回路はスパー
クを連続的に発生する。しかし、トランジスタ９３がタ
ーン・オフするとき、前記点火信号がロー・レベルであ
れば、トランジスタ９０はオフのままで、この点火回路
はそのスパーク動作を停止する。

【０００８】

【問題点】図２の点火回路に従来の配電手段を組み合わ
せた点火用配電手段（＝電子配電機能付き点火回路）を
図５〜図６に２例示す。図５の点火用配電手段では２組
の「トランジスタ１５０、１５１と１次コイル１５９ａ
の直列回路など」が「サイリスタ１３７、１３８の接続
点とダイオード１０７、１０８の接続点」の間などに対
等に並列接続されているが、必要ならその組数を増やし
て同様に並列接続することもできる。各組のトランジス
タ１５０、１５１の接続体は双方向性可制御スイッチン
グ手段を構成し、どちらか一方の組の双方向性可制御ス
イッチング手段をオン駆動すれば、その組の点火コイル
１５９等が選択されて点火電力がその点火コイル１５９
等に配分される。但し、負荷手段となる点火用放電ギャ
ップ１３４とインダクタンス手段となる点火コイル９９
の接続体は負荷インダクタンス手段を構成するのである
が、配電する上で注意しなければならないのは、そのス
パーク放電などの有無によってその入力インピーダンス
が激変することである。

【０００９】しかしながら、同時に２点着火など複数点
着火を行おうとして全組の双方向性可制御スイッチング
手段を同時にオン駆動した場合、複数点着火し難くな
り、１組の点火コイル１５９等だけにしか充分に配電で
きないことが多くなる。従って、『状態によってインピ
ーダンスが変化する負荷インダクタンス手段を複数個選
択するとき同時にほぼ均等に電力を配分し難い』という
第１の問題点が図５の点火用配電手段に有る。
（第１の問題点）

【００１０】これは、１つの点火用放電ギャップ１３４
で絶縁破壊が起きると、その点火用放電ギャップ１３４
と接続される同じ組の点火コイル１５９等に配分電力の
ほとんどが集中してしまうため、他組の点火コイル１５
９等に配分電力が余り行かなくなり、他組の点火用放電
ギャップ１３４で絶縁破壊が起き難くなるからである。
つまり、絶縁破壊した点火用放電ギャップ１３４は自分
と接続される同じ組の点火コイル１５９の２次側を短絡
するため、その点火コイル１５９の１次側から見たイン
ダクタンスが急減する（ほぼ励磁インダクタンスからほ
ぼ両リーケージ・インダクタンスの和になる）ので、転
流コンデンサ１１１の充放電電流はインダクタンスの小
さい「その組の点火コイル１５９の両リーケージ・イン
ダクタンスのほぼ和」の方が流れ易くなり、インダクタ
ンスの大きい「他組の点火コイル１５９の励磁インダク
タンス」の方には流れ難くなるからである。しかも、昇
圧作用を行う点火コイル１５９はその２次側の巻線間静
電容量などの影響が大きく、充分な電力が供給されてそ
れら巻線間静電容量などが充電されないと、その２次側
出力電圧の大きさは絶縁破壊を起こす程充分に大きくな
れないからである。

【００１１】また、たとえ図５の点火用配電手段におい
て両点火用放電ギャップ１３４に同時にほぼ均等に電力
を配分できるとしても、「どちらか１方の組の点火コイ
ル１５９等を選択する時」と「両組の点火コイル１５９
等を選択する時」とでは、つまり、『負荷インダクタン
ス手段の選択の仕方によって電力供給期間（総スパーク
期間）および配分電力が変化してしまう』という第２の
問題点が図５の点火用配電手段に有る。
（第２の問題点）これは、両組の点火コイル１５９等を選択したとき同時
にほぼ均等に電力を配分できると言うことは、簡単に考
えれば１次側から見た両点火コイル１５９のインダクタ
ンスが同じであると言うことだから、その合成インダク
タンスもその配分電力も半分になるからである。

【００１２】さらに、図６の点火用配電手段では２組の
点火回路（サイリスタ１３７、１３８、点火コイル１５
９、点火用放電ギャップ１３４、ダイオード１０７、１
０８及び転流コンデンサ１１１等の接続体）が２つのダ
イオード１５２を使ってサイリスタ１３７を共通化して
いるため、サイリスタ（１３７）１つが節約できたが、
パワー・ダイオード（１５２）２つが余計に必要になる
ので、『電力用半導体スイッチの部品点数が多い』とい
う第３の問題点が図６の点火用配電手段に有る。
（第
３の問題点）「サイリスタ等の電力用の可制御スイッチング手段」や
「パワー・ダイオード等の電力用の非可制御スイッチン
グ手段」つまり電力用半導体スイッチはスペースが要る
し、コストは掛かるし、発熱量が多いからできるだけ少
ない方が良い。

【００１３】尚、図６の点火用配電手段では１つの１次
コイル１５９ａに必ず専用の１つの転流コンデンサ１１
１が接続され、その充放電電流が必ずその１次コイル１
５９ａだけを流れる様になっているので、前述した第
１、第２の問題点は無い。また、必要に応じて上記点火
回路の組数を増やし、同様にダイオード１５２を使って
サイリスタ１３７を共通化する様に追加接続することが
できる。

【００１４】

【発明の目的】そこで、『状態によってインピーダンス
が変化してしまう負荷インダクタンス手段であっても複
数選択のとき同時に均等に電力を配分することもでき
て、負荷インダクタンス手段の選択の仕方によって電力
供給期間も配分電力も変化することが無く、電力用半導
体スイッチの部品点数を減らすことができる』配電手段
を提供することを目的としている。

【００１５】

【発明の開示】即ち、請求項１記載の配電手段である。
負荷インダクタンス手段それぞれに専用の「キャパシタ
ンス手段と双方向性の第１の可制御スイッチング手段」
を１組ずつ直列接続し、第１の可制御スイッチング手段
それぞれを使って「負荷インダクタンス手段とキャパシ
タンス手段の各直列回路」ごと接続を切り換えており、
しかも、アーム対の構成要素となる第２、第３の可制御
スイッチング手段を他の構成要素を使わずに直に共通化
していることを特徴とする。

【００１６】このことによって、各キャパシタンス手段
は負荷インダクタンス手段を１つずつ受け持つので、
『状態によってインピーダンスが変化してしまう負荷イ
ンダクタンス手段であっても複数個選択のとき同時に均
等に電力を配分することもできて、負荷インダクタンス
手段の選択の仕方によって電力供給期間も配分電力も変
化することが無い。』
（第１、第２の効果）そして、アーム対の構成要素となる第２、第３の可制御
スイッチング手段を他の構成要素を使わずに直に共通化
しており、図６の配電手段の様に共通化のためにダイオ
ード（１５２）を使っていないので、図６の配電手段に
比べて『電力用半導体スイッチの部品点数を減らすこと
ができる。』（第３の効果）

【００１７】本発明が請求項３記載の放電用配電手段に
対応する場合、各昇圧変圧手段は偏磁し難くなり、その
励磁インダクタンスに励磁電流が流れ難くなるので、後
述する追加効果が有る。
（追加効果）

【００１８】

【発明を実施するための最良の形態】本発明をより詳細
に説明するために以下添付図面に基づいてこれを説明す
る。図１の実施例では所定数Ｎを２として次の通りそれ
ぞれが前述した請求項１記載中の各構成要素に相当す
る。ａ）直流電源２０１が前述した直流電源手段に。ｂ）「１方向だけ可制御な逆導通型の双方向性スイッチ
ング手段である各トランジスタ１３９」が前述した各第
１の可制御スイッチング手段に。ｃ）各転流コンデンサ１１１が前述した各キャパシタン
ス手段に。ｄ）各点火用放電ギャップ１３４が前述した各負荷手段
に。ｅ）各点火コイル９９が前述した各インダクタンス手段
に。ｆ）「点火用放電ギャップ１３４と点火コイル９９の各
接続体」が前述した各負荷インダクタンス手段に。ｇ）サイリスタ１３８が前述した第２の可制御スイッチ
ング手段に。ｈ）直流電源２０１とサイリスタ１３８を共通にして
「直流電源２０１、トランジスタ１３９、転流コンデン
サ１１１、１次コイル９９ａ及びサイリスタ１３８を含
む閉回路」それぞれが前述した第１の閉回路それぞれ
に。ｉ）サイリスタ１３７が前述した第３の可制御スイッチ
ング手段に。ｊ）サイリスタ１３７を共通にして「転流コンデンサ１
１１、トランジスタ１３９、サイリスタ１３７及び１次
コイル９９ａを含む閉回路」それぞれが前述した第２の
閉回路それぞれに。ｋ）ダイオード１０８が前述した第１の電圧クランプ手
段に。ｌ）ダイオード１０７が前述した第２の電圧クランプ手
段に。

【００１９】図１の実施例では「トランジスタ１３９、
転流コンデンサ１１１、点火コイル９９、点火用放電ギ
ャップ１３４及びダイオード１０７、１０８等の接続
体」２組がどちらも「直流電源２０１及びサイリスタ１
３７、１３８等の接続体」に対して対等に接続されてい
る。ダイオード１０５、１０６は図２の回路の説明でも
述べた通り点火動作に伴うサージ電圧対策である。スイ
ッチ１４０、１４１によってどちらの点火用放電ギャッ
プ１３４で、あるいは、両方の点火用放電ギャップ１３
４でスパークが発生するのかが決まる。必要に応じて前
記接続体の組数を増やしてももちろん構わない。

【００２０】各点火コイル９９には専用の転流コンデン
サ１１１が１つずつ接続され、しかも、各トランジスタ
１３９を使って「転流コンデンサ１１１と１次コイル９
９ａの各直列回路」ごと接続を切り換えるので、『点火
コイル９９と点火用放電ギャップ１３４の各接続体の入
力インピーダンスはスパーク放電などの有無によって変
化するけれども、両接続体に同時配電するとき均等に電
力を配分することもできる』という第１の効果が有る。
（第１の効果）

【００２１】また、点火コイル９９と点火用放電ギャッ
プ１３４の各接続体は互いに独立し、専用の転流コンデ
ンサ１１１と共に共振動作するので、両接続体に同時配
電しても両接続体は電力供給期間（総スパーク期間）と
配分電力に関して互いに相手の影響を受けない。従っ
て、『点火コイル９９と点火用放電ギャップ１３４の各
接続体の選択の仕方によって電力供給期間も配分電力も
変化することが無い』という第２の効果が有る。
（第２の効果）

【００２２】さらに、アーム対の構成要素となるサイリ
スタ１３７、１３８に点火コイル９９等の各接続体を直
接接続してに共通化しており、図６の配電手段の様に共
通化のためにダイオード（１５２）を使っていないの
で、図６の配電手段に比べて『電力用半導体スイッチの
部品点数を減らすことができる』という第３の効果が有
る。
（第３の効果）

【００２３】尚、図１の実施例には以下の通り第１〜第
４の追加効果が有る。ａ）本発明者の先行発明である図２の点火回路で述べた
通り転流コンデンサ１１１の電圧をクランプするダイオ
ード１０７、１０８の各作用により転流コンデンサ１１
１の電圧はゼロとその電源電圧の間に制限される。この
ため、サイリスタ１３７のターン・オフ後サイリスタ１
３８がターン・オンする時いつも転流コンデンサ１１１
の電圧はゼロだから、サイリスタ１３８のターン・オン
直後１次コイル９９ａにその電源電圧が印加されるし、
サイリスタ１３８のターン・オフ後サイリスタ１３７が
ターン・オンする時いつも転流コンデンサ１１１の電圧
はその電源電圧と同じだから、サイリスタ１３７のター
ン・オン直後１次コイル９９ａにその電源電圧と同じ電
圧が逆向きに印加される。その結果、『１次コイル９９
ａのプラス、マイナス電圧の各ピーク値の大きさは常に
その電源電圧と同じ大きさで、一定化する』という第１
の追加効果が有る。

【００２４】ｂ）図１の実施例は、１次コイル９９ａの
電流が転流コンデンサ１１１を流れている間は従来のＣ
ＤＩ式点火回路の様に作用し、１次コイル９９ａの電流
が途中からダイオード１０８又は１０７を流れる様にな
ると両リーケージ・インダクタンスに蓄積された励磁エ
ネルギーによって従来の電流しゃ断式点火回路の様に作
用するので、両点火方式の長所を持ち、『２次側出力電
圧の立上り又は立下りが鋭く、放電維持電圧の増加に強
い』という第２の追加効果が有る。ｃ）前記第１、第２の追加効果を同様に持つ特開昭６０
−２３７１７４号などの場合、その２次コイルから１方
向の電圧しか出力できない。一方、図１の実施例の場
合、『その２次コイルからプラス、マイナスの電圧を交
互に出力することができる』という第３の追加効果が有
る。ｄ）上記特開昭６０−２３７１７４号などの場合、その
点火コイルの１次側電流は常に１方向しか流れず直流成
分を含む様になるため、その点火コイルの『偏磁（励磁
インダクタンスの励磁）』が起きてしまう。その先行発
明や本発明を含むダブルＣＤＩ式点火回路では両リーケ
ージ・インダクタンスの励磁エネルギーは点火エネルギ
ーとして取り出せて役に立つけれども、励磁インダクタ
ンスの励磁エネルギー（偏磁エネルギー）は取り出せず
浪費されるだけで、点火エネルギーとして役に立たな
い。一方、図１の実施例の場合、１次コイル９９ａに大
まかにプラス成分・マイナス成分対称形の１次側電流が
流れるので、『点火コイル９９が偏磁し難い』という第
４の追加効果が有る。

【００２５】尚、ダブルＣＤＩ式点火回路では偏磁は役
に立たないどころか、いくつもの問題を引き起こす。例
えば点火コイルの磁心の磁束密度が飽和し易くなるた
め、「その磁束の飽和」、「その各種インダクタンス機
能又は変圧器機能の低下又は喪失」、「放電発生機能の
低下又は喪失」、「異常電流又は短絡電流の発生」、
「各構成部品の損傷又は破壊」、「エネルギー損失増
大」等が起きる。また、特開昭６０−２３７１７４号等
の場合２次コイルでスパーク電流などが流れなくなって
も１次コイルの励磁電流がクランプ用ダイオードを流れ
続けるため、その励磁電流が流れている最中に各クラン
プ用ダイオードに逆電圧を印加することになるので、各
クランプ用ダイオードに無理な使い方をせざる得ず、そ
の負担が重くなる。一方、本発明の場合１次コイルに励
磁電流が流れ難くなるので、『ダイオード１０７、１０
８に無理な使い方をしなくて済む。』さらに、特開昭
６２−５０１９号の第１９図の電圧波形は励磁電流によ
るスパークの途切れを示すが、本発明では励磁電流によ
るサイリスタ１３７、１３８の各ターン・オフ遅れが起
こり難くなるためスパーク放電終了直後に次のスパーク
放電に取り掛かれるので、『スパークとスパークの間の
期間が長くならず、点火性能が低下せずに済む。』

【００２６】それから、図１の実施例でスパーク電流の
ピーク値を増減させるために転流コンデンサ１１１のコ
ンデンサ容量を変える方法の一例は次の通りである。ト
ランジスタ１３９と転流コンデンサ１１１の直列回路に
同様の直列回路を複数個並列接続して、それぞれの転流
コンデンサ１１１によってそのコンデンサ容量の大きさ
を変えれば、使用する転流コンデンサ１１１を切り換え
ることにより結果的にそのコンデンサ容量を変えること
ができる。点火コイル９９について言えば、その励磁イ
ンダクタンスができるだけ励磁されない様にその２つの
リーケージ・インダクタンスに比べてその励磁（又は相
互）インダクタンスが相当大きいことが望ましく、点火
コイル９９は磁気抵抗ができるだけ小さい閉磁路型の方
が良い。点火コイル９９と点火用放電ギャップ１３４は
点火ノイズ対策としてシールドした方が良い。できれば
点火コイル９９のリード線は貫通コンデンサを介してそ
のシールド・ケースから引き出したい。スイッチング電
源の様にこの回路の発振周波数を高めることにより点火
コイル９９を小型、軽量化できる。（第３の利点）

【００２７】図３に示す図２中のＤＣ−ＤＣコンバータ
８９について説明する。図３の回路はシュミット・トリ
ガー回路で定電圧制御した、自己発振型プッシュ・プル
式ＤＣ−ＤＣコンバータ回路である。トランジスタ７
２、７３、ダイオード７４及び抵抗７７〜８１がシュミ
ット・トリガー回路を構成する。ダイオード７５、８
５、抵抗８２〜８４及びコンデンサ７６は２次側のマイ
ナス出力電圧とそのシュミット・トリガー回路の入力電
圧をマッチングさせるために有る。その仕組みは次の通
りである。ダイオード７５のアノード電位は抵抗８４、
ダイオード７５、８５及びコンデンサ７６によって１．
２ボルト前後の一定電位に固定される。このアノード電
位とトランジスタ７３のベース電位（０．７ボルト前
後）と出力端子８６の電位の関係は、ちょうど「てこの
原理」における支点、作用点、力点の関係に似ており、
抵抗８３、８２の抵抗比でほぼ決まる。この様にしてマ
ッチングが行われる。以上の構成によりマイナス出力電
圧の大きさが所定値より小さければ、トランジスタ７１
がシュミット・トリガー回路に従ってこの回路のインバ
ータ回路部を動作させ、そうでなければ停止させる。
尚、この回路のインバータ部を図４の回路で構成する場
合どちらの抵抗３１もスイッチング手段（図示せず。）
を介してアースに接続し、このスイッチング手段のオ
ン、オフをトランジスタ７２のオン、オフと正反対に制
御すれば良く、トランジスタ７１は要らない。

【００２８】

【関連特許】ａ）特開昭５２−１０４６３４号ｂ）特開昭５４−３６２７号ｃ）特開昭５７−１６８０６６号ｄ）特開昭５９−５４７７２号ｅ）特開昭６２−５０１９号ｆ）特許願昭６１−０１３９３８号ｇ）特開昭６２−２１７０１７号ｈ）特開昭６２−２２８８１５号ｉ）ＷＯ８７／０４５７５号ｊ）特願昭６２−１２０２３４号

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例の回路を示す回路図である。

【図５〜図６】各図は本発明の効果を説明するのに使う
配電手段を１例ずつ示す回路図である。

【符号の説明】８８定電圧手段８９ＤＣ−ＤＣコンバータ９９点火コイル９９ａ１次コイル１３４点火用放電ギャップ１３５、１３６スイッチング回路

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】追加

【補正内容】

【図５】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】追加

【補正内容】

【図６】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の所定数をＮとしたときに、「直流
電圧を供給する直流電源手段」と、「前記直流電源手段
の両電源端子間にアーム対を構成する第１、第２の可制
御スイッチング手段」と、「前記両電源端子間にその直
流電圧と逆向きに方向を揃えて直列接続される第１、第
２の非可制御スイッチング手段」と、「負荷手段とイン
ダクタンス手段を接続したものであり、前記第１、第２
の可制御スイッチング手段の接続点と前記第１、第２の
非可制御スイッチング手段の接続点の間に接続される負
荷インダクタンス手段」と、「前記第１、第２の非可制
御スイッチング手段の接続点にその一端が接続されるキ
ャパシタンス手段」と、「前記キャパシタンス手段の他
端と前記直流電源手段の一方の電源端子の間に接続され
る双方向性の第３の可制御スイッチング手段」、を有
し、以上の記載で「前記直流電源手段および前記第１、
第２の可制御スイッチング手段の接続体」に「前記第
１、第２の非可制御スイッチング手段、前記負荷インダ
クタンス手段、前記キャパシタンス手段および前記第３
の可制御スイッチング手段」の１組が接続されている
が、同様な「前記第１、第２の非可制御スイッチング手
段、前記負荷インダクタンス手段、前記キャパシタンス
手段および前記第３の可制御スイッチング手段」の組を
（Ｎ−１）組その接続体に同様に接続したことを特徴と
する配電手段。
【請求項２】請求項１記載の配電手段において、各前
記負荷インダクタンス手段として「その２次側に放電ギ
ャップ手段が接続された昇圧変圧手段」を１つずつ用い
たことを特徴とする放電用配電手段。
【請求項３】請求項２記載の放電用配電手段におい
て、各前記昇圧変圧手段として点火コイルを１つずつ用
い、各前記放電ギャップ手段として点火用放電ギャップ
手段を１つずつ用いたことを特徴とする点火用配電手
段。