JP2014196674A - 内燃機関用点火装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一次巻線および二次巻線を有する点火用コイルと、二次巻線に接続されるスパークプラグと、一次巻線に接続される電源と、高電圧発生回路と、高電圧発生回路に接続されるＣＤＩコンデンサと、ＣＤＩコンデンサに蓄えられた電荷を一次巻線に放電させる放電用スイッチと、一次巻線への通電を遮断し得る遮断用スイッチとを備える内燃機関用点火装置において、フルトラ方式およびＣＤＩ方式をそれらの特徴を活かすように効率的に組み合わせる。【解決手段】点火制御装置１６が、放電用スイッチ７を導通させてスパークプラグ５に火花放電を生じさせるとともにその火花放電時間経過後に直ちに電流遮断用スイッチ１１を遮断してスパークプラグ５にアーク放電をさせる。【選択図】 図１

Description

本発明は、一次巻線および二次巻線を有する点火用コイルと、前記二次巻線に接続されるスパークプラグと、前記一次巻線に接続される電源と、高電圧発生回路と、該高電圧発生回路に接続されるＣＤＩコンデンサと、該ＣＤＩコンデンサに蓄えられた電荷を前記一次巻線に放電させる放電用スイッチと、前記一次巻線への通電を遮断し得る遮断用スイッチとを備える内燃機関用点火装置に関する。

点火用コイルの一次巻線に流されていた一次電流を遮断すること（所謂フルトラ方式）による逆起電力に基づく放電エネルギーと、コンデンサに蓄積された高電圧エネルギーを放出すること（所謂ＣＤＩ方式）による放電エネルギーとを一次側で重畳させ、二次側の合成エネルギーを得るようにした内燃機関用点火装置が、特許文献１で知られている。

特開昭５９−７０８８３号公報

ところで、上記ＣＤＩ方式では、その構成上、急速な電圧の立ち上がりが発生するために、点火のきっかけとなる火花放電を理想的に発生させることができ、プラグ汚損に強い点火方式であることが知られている。また上記フルトラ方式では、その構成上、上記ＣＤＩ方式に比べて点火放電後のアーク放電後の時間が長く、燃料の燃焼効率我高くなるので、省燃費性能が高いことが知られている。

したがって上記ＣＤＩ方式および上記フルトラ方式を組み合わせ、ＣＤＩ方式で火花放電を発生させ、その後でフルトラ方式によってアーク放電を継続する装置の開発が望まれるが、上記特許文献１で開示されたものでは、フルトラ方式による放電をトリガにしてＣＤＩ方式の放電が開始される構成となっているので、ＣＤＩ方式およびフルトラ方式両方のエネルギーによって火花放電が生じてしまい、両方式の特徴を効率的に組み合わせることができていなかった。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、フルトラ方式およびＣＤＩ方式をそれらの特徴を活かすように効率的に組み合わせた内燃機関用点火装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、一次巻線および二次巻線を有する点火用コイルと、前記二次巻線に接続されるスパークプラグと、前記一次巻線に接続される電源と、高電圧発生回路と、該高電圧発生回路に接続されるＣＤＩコンデンサと、該ＣＤＩコンデンサに蓄えられた電荷を前記一次巻線に放電させる放電用スイッチと、前記一次巻線への通電を遮断し得る遮断用スイッチとを備える内燃機関用点火装置において、前記放電用スイッチを導通させて前記スパークプラグに火花放電を生じさせるとともにその火花放電時間経過後に直ちに前記電流遮断用スイッチを遮断して前記スパークプラグにアーク放電をさせるようにして前記放電用スイッチおよび前記電流遮断用スイッチの導通・遮断を制御する点火制御装置を備えることを第１の特徴とする。

また本発明は、第１の特徴の構成に加えて、前記点火制御装置は、時定数を有する回路を含むとともにその時定数で前記火花放電時間を定めることを第２の特徴とする。

さらに本発明は、第１または第２の特徴の構成に加えて、前記放電用スイッチと、前記点火用コイルの前記一次巻線との接続点に、前記電源が、前記接続点側をカソードとしたダイオードを介して接続されることを第３の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば、放電用スイッチおよび電流遮断用スイッチの導通・遮断を制御する点火制御装置が、放電用スイッチを導通させてスパークプラグに火花放電を生じさせるとともにその火花放電時間経過後に直ちに電流遮断用スイッチを遮断して前記スパークプラグにアーク放電をさせるので、ＣＤＩコンデンサを点火のみのエネルギーを蓄える小容量のものとすることができ、また点火用コイルは電流遮断のみによる点火方式（フルトラ方式）よりも低い耐電圧で構成することができ、効率的で低コストの点火装置を得ることができる。

また本発明の第２の特徴によれば、時定数を有する回路を含む点火制御装置がその時定数で火花放電時間を定めるので、低コストで火花放電時間を設定することができる。

さらに本発明の第３の特徴によれば、放電用スイッチと、点火用コイルの一次巻線との接続点に、電源がダイオードを介して接続されるので、ＣＤＩコンデンサから電源側への放電を防止することができる。

内燃機関用点火装置の構成を示す回路図である。 タイミングチャートである。 火花放電波形を示す図である。

本発明の実施の形態について添付の図１〜図３を参照しながら説明すると、先ず図１にスパークプラグ５には、点火用コイル６の二次巻線６ｂが接続されており、この点火用コイル６の一次巻線６ａの一端には、放電用スイッチであるＳＣＲ７のカソードが接続され、該ＳＣＲ７のアノードは高電圧発生回路８に接続される。また前記高電圧発生回路８および前記ＳＣＲ７間には、ＣＤＩコンデンサ９と、ダイオード１０とが接続されており、前記ＳＣＲ７はその遮断状態で前記ＣＤＩコンデンサ９に電荷を蓄え、導通時にはＣＤＩコンデンサ９に蓄えられた電荷を前記一次巻線６ａ側に放電させることができる。

前記一次巻線６ａの他端は、電流遮断用スイッチであるＮＰＮトランジスタ１１を介して接地されており、このＮＰＮトランジスタ１１にはダイオード１２が並列に接続される。

また前記一次巻線６ａの一端側には、電源であるバッテリ１３がダイオード１４を介して接続されており、該ダイオード１４のカソード１４ａは、前記ＳＣＲ７と、前記一次巻線６ａとの接続点１５に接続される。

前記ＳＣＲ７の導通・遮断および前記ＮＰＮトランジスタ１１の導通・遮断は、点火制御装置１６で制御されるものであり、この点火制御装置１６は、時定数を有するようにしてコンデンサ１８および抵抗１９から成る回路１７を含むように構成される。

前記点火制御装置１６の制御によって、ＮＰＮトランジスタ１１の導通・遮断、前記ＳＣＲ７のゲート信号、ＣＤＩコンデンサ７の電圧、点火用コイル６における一次巻線６ａの電流、ならびにスパークプラグ５にかかる火花電圧は、図２で示すように変化する。すなわち前記点火制御装置１６は、時刻ｔ１でＮＰＮトランジスタ１１を導通させた後、ＣＤＩコンデンサ７に充分に電荷が蓄えられた時刻ｔ２で前記ＳＣＲ７を導通させて前記スパークプラグ５に火花放電を生じさせるとともにその火花放電時間Ｔの経過後に直ちに前記ＮＰＮトランジスタ１１を遮断して前記スパークプラグ５にアーク放電をさせる。

しかも点火制御装置１６は、該点火磁気制御装置１６が含む回路１７の時定数で前記火花放電時間Ｔを定めている。

上記点火制御装置１６による制御によって、点火コイル６の二次巻線６ｂおよび点火プラグ５では、時刻ｔ２で前記ＳＣＲ７を導通させてＣＤＩコンデンサに蓄えられた電荷を放電することによって生じる火花放電を含むＣＤＩ電圧が図３（ａ）で示すように変化し、その火花放電時間Ｔの経過後に直ちにＮＰＮトランジスタ１１を遮断することによる逆起電力で図３（ｂ）で示すフルトラ電圧が生じることになり、それらの電圧を合成した合成点火電圧が図３（ｃ）で示すように発生することになる。なお火花放電期間とアーク放電期間とで電圧の向きが逆となるが、特に問題が生じることはない。

次にこの実施の形態の作用について説明すると、ＳＣＲ７およびＮＰＮトランジスタ１１の導通・遮断を制御する点火制御装置１６が、ＳＣＲ７を導通させてスパークプラグ５に火花放電を生じさせるとともにその火花放電時間Ｔ経過後に直ちにＮＰＮトランジスタ１１を遮断して前記スパークプラグ５にアーク放電をさせるので、ＣＤＩコンデンサ９を点火のみのエネルギーを蓄える小容量のものとすることができる。また点火用コイル６は電流遮断のみによる点火方式（フルトラ方式）よりも低い耐電圧で構成することができ、効率的で低コストの点火装置を得ることができる。

また時定数を有する回路１７を含む点火制御装置１６がその時定数で火花放電時間Ｔを定めるので、低コストで火花放電時間Ｔを設定することができる。

さらにＳＣＲ７と、点火用コイル６の一次巻線６ａとの接続点に、バッテリ１３がダイオード１４を介して接続されるので、ＣＤＩコンデンサ９からバッテリ１３側への放電を防止することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

５・・・スパークプラグ
６・・・点火用コイル
６ａ・・・一次巻線
６ｂ・・・二次巻線
７・・・放電用スイッチであるＳＣＲ
８・・・高電圧発生回路
９・・・ＣＤＩコンデンサ
１１・・・遮断用スイッチであるＮＰＮトランジスタ
１３・・・電源であるバッテリ
１４・・・ダイオード
１４ａ・・・ダイオードのカソード
１５・・・接続点
１６・・・点火制御装置
１７・・・回路

Claims (3)

1. 一次巻線（６ａ）および二次巻線（６ｂ）を有する点火用コイル（６）と、前記二次巻線（６ｂ）に接続されるスパークプラグ（５）と、前記一次巻線（６）に接続される電源（１３）と、高電圧発生回路（８）と、該高電圧発生回路（８）に接続されるＣＤＩコンデンサ（９）と、該ＣＤＩコンデンサ（９）に蓄えられた電荷を前記一次巻線（６ａ）に放電させる放電用スイッチ（７）と、前記一次巻線（６ａ）への通電を遮断し得る遮断用スイッチ（１１）とを備える内燃機関用点火装置において、前記放電用スイッチ（７）を導通させて前記スパークプラグ（５）に火花放電を生じさせるとともにその火花放電時間経過後に直ちに前記電流遮断用スイッチ（１１）を遮断して前記スパークプラグ（５）にアーク放電をさせるようにして前記放電用スイッチ（７）および前記電流遮断用スイッチ（１１）の導通・遮断を制御する点火制御装置（１６）を備えることを特徴とする内燃機関用点火装置。
2. 前記点火制御装置（１６）は、時定数を有する回路（１７）を含むとともにその時定数で前記火花放電時間を定めることを特徴とする請求項１記載の内燃機関用点火装置。
3. 前記放電用スイッチ（７）と、前記点火用コイル（６）の前記一次巻線（６ａ）との接続点（１５）に、前記電源（１３）が、前記接続点（１５）側をカソード（１４ａ）としたダイオード（１４）を介して接続されることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関用点火装置。

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