JP2000310175A - 内燃機関用点火装置 - Google Patents

内燃機関用点火装置

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JP2000310175A
JP2000310175A JP11119166A JP11916699A JP2000310175A JP 2000310175 A JP2000310175 A JP 2000310175A JP 11119166 A JP11119166 A JP 11119166A JP 11916699 A JP11916699 A JP 11916699A JP 2000310175 A JP2000310175 A JP 2000310175A
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coil
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voltage
ignition signal
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Masataka Matsuno
正孝 松野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高エネルギ型の内燃機関用点火装置に関し、
簡便な構成で製造費用も低減でき、実用化可能であると
ともに、火花切れも確実に防止できるようにする。 【解決手段】 この発明の内燃機関用点火装置1は、点
火プラグ4に2つの点火コイル2,3を接続し、一方の
点火コイル2への点火信号S1と、他方の点火コイル3
への点火信号S2とを互いに反転させ、その互いに反転
する関係にある点火信号S1および点火信号S2をそれ
ぞれの点火コイル2,3に入力する、ことを特徴として
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、パルス状の点火
信号を点火コイルに入力し、その点火信号の立ち下がり
に応じ、点火コイルの二次コイルに二次側高電圧を発生
させて点火プラグに印加し、高電圧放電を発生させる内
燃機関用点火装置に関し、特に所定の点火時期に点火プ
ラグに少なくとも2回以上の火花放電を多重的に行う内
燃機関用点火装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、車両搭載の内燃機関として、空燃
比を極めて薄く設定した、いわゆる希薄燃焼エンジンが
採用されるようになってきたが、この種のエンジンは着
火効率が余り良くないために、点火装置に高エネルギ型
のものが要求されている。そこで、従来から、所定の点
火時期に点火プラグに少なくとも2回以上の火花放電を
多重的に行う高エネルギ型(多重点火型)の内燃機関用
点火装置が提案されている。この高エネルギ型の内燃機
関用点火装置としては、通常の電流遮断に基づく点火コ
イル二次側出力にDC−DCコンバータの高圧出力を重
畳する重ね放電式や、パワースイッチング素子を繰り返
しスイッチングすることによりスパークを連続させるマ
ルチスパーク方式のものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の高
エネルギ型の内燃機関用点火装置のうち、重ね放電式の
ものでは、通常の点火コイルの他に、重ね放電用のDC
−DCコンバータや重ね放電制御回路を必要とするの
で、システムが複雑となり、且つ製造費用の増大を招い
ていた。それ故、実用化することが困難であった。
【0004】他方、マルチスパーク方式のものでは、ス
イッチングを繰り返し行うので、一次電流を遮断する毎
に二次放電は行われるものの、一次電流を流している間
は、二次電流(放電電流)は流れず、二次放電の間隔が
開くため火花切れを起こしてしまうという問題点を有し
ていた。
【0005】この発明は上記に鑑み提案されたもので、
簡便な構成で製造費用も低減でき、実用化可能であると
ともに、火花切れも確実に防止することができる高エネ
ルギ型の内燃機関用点火装置を提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載の発明は、パルス状の点火信号を点
火コイルに入力し、その点火信号の立ち下がりに応じ、
点火コイルの二次コイルに二次側高電圧を発生させて点
火プラグに印加し、高電圧放電を発生させる内燃機関用
点火装置において、上記点火プラグに2つの点火コイル
を接続し、一方の点火コイルへの第1点火信号と、他方
の点火コイルへの第2点火信号とを互いに反転させ、そ
の互いに反転する関係にある第1点火信号および第2点
火信号をそれぞれの点火コイルに入力する、ことを特徴
としている。
【0007】また、請求項2に記載の発明は、パルス状
の点火信号を点火コイルに入力し、その点火信号の立ち
下がりに応じ、点火コイルの二次コイルに二次側高電圧
を発生させて点火プラグに印加し、高電圧放電を発生さ
せる内燃機関用点火装置において、上記点火プラグに2
つの点火コイルを接続し、一方の点火コイルへの第1点
火信号と、他方の点火コイルへの第2点火信号とを互い
に反転させるとともに、第1点火信号の立ち上がり前に
第2点火信号を立ち下げるように双方の関係を設定し、
その設定した関係にある第1点火信号および第2点火信
号をそれぞれの点火コイルに入力する、ことを特徴とし
ている。
【0008】
【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施の形態を図
面に基づいて詳細に説明する。先ず、第1の実施形態
を、図1〜図3を用いて説明する。
【0009】図1はこの発明の内燃機関用点火装置の回
路構成を示す図、図2は点火コイルの構成を概略的に示
す図、図3は図1の各部位での点火信号等のタイムチャ
ートである。これらの図において、この発明の内燃機関
用点火装置(以下、「点火装置」という)1は、点火プ
ラグ4に多重的に高電圧放電を発生させる点火装置であ
り、2つの点火コイル2,3を備え、一方の点火コイル
2は、鉄心23に一次コイル21と二次コイル22とを
同心状に巻回して構成し、他方の点火コイル3も同様
に、鉄心33に一次コイル31と二次コイル32とを同
心状に巻回して構成している。
【0010】なお、この実施形態では、詳細は後述する
ように、点火コイル2および3を交互にスイッチングし
て使用するため、一次電流の遮断、二次側高電圧の発生
の各タイミングも一方ずつとなる。したがって、閉磁路
を形成する2つの鉄心23,33については、図2に示
すように、その一部分9を共用するように構成すること
ができる。
【0011】点火コイル2,3の一次側では、一次コイ
ル21,31の各一次高圧端子21a,31aをともに
バッテリ7のプラス側に入力し、一次コイル21の一次
低圧端子21bをパワースイッチング素子25のコレク
タ端子に、一次コイル31の一次低圧端子31bをパワ
ースイッチング素子35のコレクタ端子にそれぞれ接続
し、そのパワースイッチング素子25,35の各エミッ
タ端子をともに接地している。
【0012】一方、点火コイル2,3の二次側では、二
次コイル22,32の各二次高圧端子22a,32aを
接地するとともに、点火プラグ4の側電極41を接地し
ている。したがって、これらの各部位22a,32a,
41は互いに導通し接続されている。
【0013】また、二次コイル22の二次低圧端子22
bを点火プラグ4の中心電極42に接続するとともにそ
の間に中心電極42から二次低圧端子22bの方向に対
して順方向に高圧ダイオード24を介在させている。ま
た、二次コイル32の二次低圧端子32bを中心電極4
2に接続し、かつその間に中心電極42から二次低圧端
子32bの方向に対して、順方向に高圧ダイオード34
を介在させるとともに、高圧ダイオード24,34の各
アノード端子を互いに接続している。
【0014】また、点火信号発生部5を上記のパワース
イッチング素子25のベース端子に接続するとともに、
抵抗器、トランジスタ、コンデンサおよびダイオードか
らなる信号反転部6を介して、パワースイッチング素子
35のベース端子に接続している。
【0015】上記構成の点火装置1において、キースイ
ッチ8をオンさせた状態で、点火信号発生部5から点火
信号が出力されると、下記の手順で内燃機関シリンダ内
の点火プラグ4に多重の高圧放電が発生する。すなわ
ち、先ず点火信号発生部5からパルス波としての点火信
号S1が出力されると、その点火信号S1はそのままパ
ワースイッチング素子25のベース端子に入力されると
ともに、信号反転部6で反転され、点火信号S2となっ
てパワースイッチング素子35のベース端子に入力され
る(図3)。
【0016】点火信号S1が立ち上がると、パワースイ
ッチング素子25がオン状態となり、点火コイル2の一
次コイル21には、バッテリ7の電圧が印加され、一次
電流I1が流れる。その後時間T1の経過により点火信
号S1が立ち下がると、パワースイッチング素子25が
オフ状態となり、一次電流I1の遮断により二次コイル
22に高電圧が誘起し、点火プラグ4の中心電極42と
側電極41との間に放電電流ISがスパークする。な
お、時間T1の間は、点火コイル3に一次電流I2は流
れない。
【0017】一方、点火信号S1の立ち下がりと同時
に、点火信号S2が立ち上がるので、パワースイッチン
グ素子35がオン状態となり、一次コイル31には、一
次電流I2が流れ、その後時間T2の経過により点火信
号S2が立ち下がると、パワースイッチング素子35が
オフ状態となり、一次電流I2の遮断により二次コイル
32に高電圧が誘起し、時間T2の間に帰零しつつある
放電電流ISは再度スパークする。なお、時間T2の間
は、点火コイル2に一次電流I1は流れない。
【0018】次に、点火信号S2の立ち下がりと同時
に、点火信号S1が立ち上がるので、同様にして、時間
T3の経過により点火信号S2が立ち下がると、時間T
3の間に帰零しつつある放電電流ISが再度スパークす
る。そして、この点火信号S1,S2に基づく放電を所
定回数繰り返し行う。
【0019】このように、この実施形態では、互いに反
転する関係にある点火信号S1とS2とに基づいて、2
つの点火コイル2,3のパワースイッチング素子25,
35を、交互にスイッチングさせるようにしたので、そ
の間のシリンダ内では、火花放電が常時継続して発生し
ていることとなり、火花切れを確実に防止して安定した
火花放電を得ることが可能になる。
【0020】また、重ね放電用のDC−DCコンバータ
や重ね放電制御回路が不要であり、簡便に構成できるの
で、製造費用も大幅に低減でき、従来困難であった高エ
ネルギ型の点火装置を十分に実用化することができる。
【0021】次に、この発明の内燃機関用点火装置の第
2の実施形態を図4および図5を用いて説明する。
【0022】図4はこの発明の点火装置の第2の実施形
態での回路構成を示す図、図5は図4の各部位での点火
信号等のタイムチャートである。この第2の実施形態に
おいて、上記第1の実施形態と同一の構成要素には同一
の符号を付してその説明を省略する。この第2の実施形
態における点火装置1Aでは、信号反転部6を点火信号
発生部50に内蔵させ、点火信号発生部50から直接点
火信号S1,S2を出力させるとともに、その点火信号
S1の立ち上がり前に点火信号S2を立ち下げるように
双方の関係を設定している。
【0023】このように、この第2の実施形態では、2
つの点火信号S1とS2とを互いに反転させるととも
に、点火信号S1の立ち上がり前に点火信号S2を立ち
下げるように双方の関係を設定したので、例えば図5に
おいて、時間T5の間に放電電流ISaが帰零せずに十
分残っている間に、点火信号S2の立ち下げに基づく次
の放電電流ISがスパークする。したがって、火花切れ
をより一層確実に防止することができ、しかも放電電流
ISが重なるため、放電エネルギをより一層高くするこ
とができ、より安定した火花放電を得ることができる。
【0024】
【発明の効果】この発明は上記した構成からなるので、
以下に説明するような効果を奏することができる。
【0025】請求項1に記載の発明では、互いに反転す
る関係にある2つの点火信号に基づいて、2つの点火コ
イルを、交互にスイッチングさせるようにしたので、そ
の間のシリンダ内では、火花放電が常時継続して発生し
ていることとなり、火花切れを確実に防止して安定した
火花放電を得ることが可能になる。
【0026】また、重ね放電用のDC−DCコンバータ
や重ね放電制御回路が不要であり、簡便に構成できるの
で、製造費用も大幅に低減でき、従来困難であった高エ
ネルギ型の点火装置を十分に実用化することができる。
【0027】また、請求項2に記載の発明では、2つの
点火信号を互いに反転させるとともに、一方の点火信号
の立ち上がり前に他方の点火信号を立ち下げるように双
方の関係を設定したので、放電電流が帰零せずに十分残
っている間に、次の放電電流がスパークすることとな
り、したがって、火花切れをより一層確実に防止するこ
とができ、しかも放電電流が重なるため、放電エネルギ
をより一層高くすることができ、より安定した火花放電
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の内燃機関用点火装置の回路構成を示
す図である。
【図2】点火コイルの構成を概略的に示す図である。
【図3】図1の各部位での点火信号等のタイムチャート
である。
【図4】この発明の点火装置の第2の実施形態での回路
構成を示す図である。
【図5】図4の各部位での点火信号等のタイムチャート
である。
【符号の説明】 1 点火装置 2 点火コイル 3 点火コイル 4 点火プラグ 5 点火信号発生部 6 信号反転部 7 バッテリ 8 キースイッチ 21 一次コイル 21a 一次高圧端子 21b 一次低圧端子 22 二次コイル 22a 二次高圧端子 22b 二次低圧端子 23 鉄心 24 高圧ダイオード 25 パワースイッチング素子 31 一次コイル 31a 一次高圧端子 31b 一次低圧端子 32 二次コイル 32a 二次高圧端子 32b 二次低圧端子 33 鉄心 34 高圧ダイオード 35 パワースイッチング素子 41 側電極 42 中心電極 50 点火信号発生部 I1 一次電流 I2 一次電流 IS 放電電流 ISa 放電電流 S1 点火信号 S2 点火信号

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パルス状の点火信号を点火コイルに入力
    し、その点火信号の立ち下がりに応じ、点火コイルの二
    次コイルに二次側高電圧を発生させて点火プラグに印加
    し、高電圧放電を発生させる内燃機関用点火装置におい
    て、 上記点火プラグに2つの点火コイルを接続し、一方の点
    火コイルへの第1点火信号と、他方の点火コイルへの第
    2点火信号とを互いに反転させ、その互いに反転する関
    係にある第1点火信号および第2点火信号をそれぞれの
    点火コイルに入力する、 ことを特徴とする内燃機関用点火装置。
  2. 【請求項2】 パルス状の点火信号を点火コイルに入力
    し、その点火信号の立ち下がりに応じ、点火コイルの二
    次コイルに二次側高電圧を発生させて点火プラグに印加
    し、高電圧放電を発生させる内燃機関用点火装置におい
    て、 上記点火プラグに2つの点火コイルを接続し、一方の点
    火コイルへの第1点火信号と、他方の点火コイルへの第
    2点火信号とを互いに反転させるとともに、第1点火信
    号の立ち上がり前に第2点火信号を立ち下げるように双
    方の関係を設定し、その設定した関係にある第1点火信
    号および第2点火信号をそれぞれの点火コイルに入力す
    る、 ことを特徴とする内燃機関用点火装置。
  3. 【請求項3】 パルス状の点火信号を点火コイルに入力
    し、その点火信号の立ち下がりに応じ、点火コイルの二
    次コイルに二次側高電圧を発生させて点火プラグに印加
    し、高電圧放電を発生させる内燃機関用点火装置におい
    て、 上記点火コイルとして、それぞれ鉄心に一次コイルと二
    次コイルとを同心状に巻回してなる第1点火コイルおよ
    び第2点火コイルの2つを設け、 上記第1点火コイルの二次コイルおよび第2点火コイル
    の二次コイルの各二次高圧端子を点火プラグの側電極に
    接続し、 上記第1点火コイルの二次コイルの二次低圧端子を点火
    プラグの中心電極に接続するとともにその間に中心電極
    から二次低圧端子の方向に対して順方向に第1高圧ダイ
    オードを介在させ、 上記第2点火コイルの二次コイルの二次低圧端子を点火
    プラグの中心電極に接続するとともにその間に中心電極
    から二次低圧端子の方向に対して順方向に第2高圧ダイ
    オードを介在させ、 上記第1および第2高圧ダイオードの各アノード端子を
    互いに接続し、 上記第1点火コイルの一次コイルに直列に接続した第1
    パワースイッチング素子のベース端子に、パルス状の第
    1点火信号を入力し、 上記第2点火コイルの一次コイルに直列に接続した第2
    パワースイッチング素子のベース端子に、第1点火信号
    に対して逆転した関係となる第2点火信号を入力する、 ことを特徴とする内燃機関用点火装置。
  4. 【請求項4】 パルス状の点火信号を点火コイルに入力
    し、その点火信号の立ち下がりに応じ、点火コイルの二
    次コイルに二次側高電圧を発生させて点火プラグに印加
    し、高電圧放電を発生させる内燃機関用点火装置におい
    て、 上記点火コイルとして、それぞれ鉄心に一次コイルと二
    次コイルとを同心状に巻回してなる第1点火コイルおよ
    び第2点火コイルの2つを設け、 上記第1点火コイルの二次コイルおよび第2点火コイル
    の二次コイルの各二次高圧端子を点火プラグの側電極に
    接続し、 上記第1点火コイルの二次コイルの二次低圧端子を点火
    プラグの中心電極に接続するとともにその間に中心電極
    から二次低圧端子の方向に対して順方向に第1高圧ダイ
    オードを介在させ、 上記第2点火コイルの二次コイルの二次低圧端子を点火
    プラグの中心電極に接続するとともにその間に中心電極
    から二次低圧端子の方向に対して順方向に第2高圧ダイ
    オードを介在させ、 上記第1および第2高圧ダイオードの各アノード端子を
    互いに接続し、 上記第1点火コイルの一次コイルに直列に接続した第1
    パワースイッチング素子のベース端子に、パルス状の第
    1点火信号を入力し、 上記第2点火コイルの一次コイルに直列に接続した第2
    パワースイッチング素子のベース端子に、第1点火信号
    に対して逆転した関係となるとともに、第1点火信号の
    立ち上がり前に立ち下がるように設定した第2点火信号
    を入力する、ことを特徴とする内燃機関用点火装置。
  5. 【請求項5】 上記第1点火コイルの鉄心と、上記第2
    点火コイルの鉄心とを部分的に共有とする、請求項3ま
    たは4に記載の内燃機関用点火装置。
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