JPH01100371A - 容量放電点火装置 - 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、車両特に自動二輪車に使用して好適な容量放
電点火装置に関する。

（従来技術及びその問題点） 車両における点火装置には、コンデンサの充放電を利用
し、該コンデンサの放電時にイグニッションコイルに流
れる大電流によって点火プラグの点火電圧（例えば２０
〜４０ＫＶ）を得るようにした容量放電式の点火袋Ｂ　
（ＣＤＩ）がある。

この種の容量放電点火装置の動作原理は、充電完了後に
制御用のスイ・ンチを閉成すると、コンデンサに充電し
た静電エネルギーが急速にイグニッションコイルの一次
側の直流抵抗を通じて放電され、このとき、イグニッシ
ョンコイルの二次側に大きな電圧が誘起され、これによ
って所要の火花電圧を得るというものである。

ここで、上記コンデンサに充電される静電エネルギーＷ
をみるに、電源電圧をＥ、コンデンサの容量をＣで表わ
せば、 となり、電源電圧が低い場合、使用するイグニッション
コイルの巻数比などの点において、実用性に欠ける。

即ち、車両のバッテリは、一般に１２Ｖ等の低電圧のも
のであるが、電源電圧Ｅがこのように例えば１２Ｖのバ
ッテリ電圧値であると、上記Ｃは数１００１ＩＦ、イグ
ニッションコイルの巻数比はｌ：数１０００となり、ま
た、」二連の制御用のスイッチには数１０００Ａの大電
流が流れることになり、従って極めて実用性に乏しい。

そこで、かかる観点から、直流電源、即ちＣＤＩ用電源
の電圧値として例えば２００〜４００　Ｖの高電圧とし
、Ｃを例えば１〜２μＦ程度にして、通常のイグニッシ
ョンコイルを使用できるようにする方式がとられており
、直流の高電圧を得るのに、トランジスタ式のＤＣ−Ｄ
Ｃ：コンバータを使用するものが知られている（米国特
許第３．６３６．９３６号明細書等）。

第８図は、ＤＣ−ＤＣコンバータを使用する上述の方式
を採ｍしたＤＣ（１：ＤＩの基本構成を示すものであり
、バッテリ１の電圧は高圧高周波発生部２及び整流部３
を介して、充放電用のコンデンサＣと制御用のスイッチ
としてのスイッチング素子、具体的にはサイリスタＳＣ
Ｒとの接続点に印加されるようになっている。

直流高電圧で充電されるコンデンサＣ及びサイリスタＳ
ＣＲは、イグニッションコイル４の一次側回路に挿入さ
れており、上記サイリスタＳＣＲのゲートにパルス発生
部５かも点火すべき所定の磁気にゲート制御信号が印加
されるようになされている。

ＤＣ−１）Ｃコンバータを構成する上記高圧高周波発生
部２は、前掲の米国特許明細書に示されているように、
また、下記の第９図にも示すように、ステップアップト
ランスを備えており、該ステップアップトランスを介し
て低圧を昇圧し、これをコンデンサＣ充電用のＣＤＩ電
源として用いる。

即ち、第９図に示すように、かかる方式の従来の容量放
電点火装置は、ステップアップトランス６を有し、該ス
テップアップトランス６の一次巻線６ａの一端とボディ
アースとの間には、高周波を発生させるためのスイッチ
ングを行う発振器７及びトランジスタＴｒ１から成るス
イッチング回路が設けられ、一方、上記−次巻線６ａの
他端はイグニッションスイッチ８を介してバッテリ１に
接続されている。該バッテリｌは、例えばサイリスタＳ
ＣＲ１、ダイオードＤ１及びツェナーダイオードＤｚか
ら成る過充電防止レギュレータ９を介して、交流発電機
（ＡＣ：Ｇ）　１０の充電コイルｌｏａに接続される。

上記ステップアップトランス６の二次巻線６ｂには、ダ
イオードＤ２、サイリスタＳＣＲ、コンデンサＣ及びイ
グニッションコイル４から成る容量放電点火回路１１が
接続され、イグニッションコイル４の二次側に点火プラ
グ１２が接続されている。

シグナルロータ１３は、上記交流発電機ＩＯ１即ち機関
の回転と同期して回転する交流発電機ｌＯの当該回転に
伴って回転するロータであり、コイル１４（ピックアッ
プコイル）と共に点火パルサを構成しており、該パルサ
の出力がダイオードＤ３を介し、更には抵抗Ｒ１とコン
デンサＣ１の並列接続回路を介して、サイリスタＳＣＲ
のゲートに印加されるようになっている。これらによっ
て、点火すべき所定のタイミングで、即ち機関の回転速
度に応じたタイミングでゲート制御信号が送出され、サ
イリスタＳＣＲが導通し、コンデンサＣの充電電荷の放
電が行われる。

上述のようにして放電が行われるコンデンサＣへの充電
は、前記ステップアップトランス６を介してなされるの
で、高電圧で行われる。ＣＤＩ電源として、このように
ステップアップトランス６によって昇圧したものを用い
れば、バッテリ電圧が１２Ｖの低電圧であっても、これ
から容易に高電圧、例えば２００Ｖ程度の高電圧を得る
ことができるから、前述（１）式に関して説明した実用
上の障害（例えば、使用するイグニッションコイルとし
てその巻数比が極めて大きいものを用いなければならな
い等）をなくすことができ、従って、上記のものは、通
常の部品の使用を可能にするなどの利点がある。

ところが、上述のようにＤＣ−ＤＣコンバータのステッ
プアップトランスにより昇圧させてＣＤＩ用電源を構成
する方式による容量放電点火装置の場合、コストのかな
りの部分がＤＣ７１）Ｃコンバータに費やされ、高価と
なり、また、形状、重量などの面でも難点がある。即ち
、かかるＤＣ（１：ＤＩでは、ＤＣ−ＤＣコンバータ内
のステップアップトランスとして、大きなかつ重いトラ
ンスを必要とし、このため、ＣＤ［ユニットの大型化、
大重量化を招くと共に、コスト面でも高価なものになら
ざるを得ず、しかも、これに加えて、ユニットの発熱源
ともなるから、放熱の配慮なども必要になる。

このように、ステップアップトランスで低圧を昇圧して
高電圧でコンデンサの充電を行うようにする構成のもの
は、容量放電式の点火装置においても、イグニッション
コイルとして通常のもの（他の方式による点火装置で使
用されているもの）を使用可能にするなどの利点がある
けれども、上記のような点ではなお改良すべき余地が残
されており、特に、その大型化、重量化の点は、装置の
小型化、軽量化が望まれる自動二輪車を含む小型の車両
にとっては好ましくない。

（発明の目的） 本発明は、上述のような点に鑑みてなされたもので、容
量放電式の点火装置において、充放電用のコンデンサへ
の充電を高電圧で行うことによる利点を損うことなく、
小型、軽量化、低コスト化が図れる容量放電点火装置を
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） 本発明は、上記目的を達成するため、イグニッションコ
イルの一次側にコンデンサと放電用のスイッチング素子
を接続し、該コンデンサを充電し、該スイッチング素子
により該コンデンサを放電させることにより点火プラグ
を点火させる容量放電点火装置において、バッテリとコ
イルとの直列回路に直列に介装したスイッチ回路を設け
、前記点火プラグの点火後に該スイッチ回路をスイッチ
ングし、該スイッチ回路をオンした後オフしたとき、前
記コイルに誘起される電圧によって前記コンデンサを充
電させるようにしたものである。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す第１図は
、本発明の容量放電点火装置の一実施例の構成を示す。

車両に搭載されたバッテリ、例えば１２Ｖのバッテリｌ
の負極はアース（ボディアース）され、該バッテリＩの
正極はイグニッションスイッチ８を介して、機関の回転
に同期して回転する交流発電機１０の充電コイルＩＯａ
の一端に接続されている。

充電コイル１０ａの他端は、容量放電点火回路１１のダ
イオードＤ２のアノードに接続されている。また、該充
電コイルｌｏａの他端と上記ダイオードＤ２のアノード
との接続点ａには、ダイオードＤ４のカソードが接続さ
れ、該ダイオードＤ４のアノードはアースに接続されて
いる。更に、上記接続点ａには、スイッチング回路が接
続されている。

本実施例では、スイッチング素子としてのトランジスタ
Ｔｒ２のコレクタが上記接続点ａに―続され、該トラン
ジスタＴｒ２のエミッタがアースされると共に、該トラ
ンジスタＴｒ２のベースは、抵抗Ｒ２の一端とコンデン
サＣ２の一端との接続点に接続されている。上記抵抗Ｒ
２の他端は、ダイオードＤ５のカソードに接続され、ま
た、上記コンデンサＣ２の他端は、アースに接続されて
いる。

上記スイッチング回路は、バッテリｌを電源として交流
発電機１０の充電コイル１０ａに流れる電流を後述のよ
うに所定のタイミングでトランジスタＴｒ２をオン、オ
フさせることにより断続制御するためのものであり、ダ
イオードＤ５、抵抗Ｒ２及びコンデンサＣ２は、バッテ
リ電流が後述の制御用のサイリスタＳＣＲに流れ続け、
該サイリスタＳＣＲがターンオフできないため、上記ト
ランジスタＴｒ２をオンさせ該サイリスタ５Ｃｒｔをタ
ーンオフさせるサイリスタターンオフ回路を構成する。

上記接続点ａとアースとの間に図示の極性で接続された
ダイオードＤ４は、交流発電機１０によりバッテリ１を
充電する場合において、即ち、交流発電機ｌＯ、イグニ
ッションスイッチ８、バッテリｌを含むバッテリの充電
回路において、図示の如くダイオードＤ４を挿入するこ
とによって、後述のように、半波だけ充電側に使うため
に設けられている。前記スイッチング回路の制御タイミ
ングは、上述の充電側に寄与しない時期でスイッチング
がなされるように設定される。

前記交流発電機ｌＯの充電コイルｌｏａの一端と前記接
続点ａとの間、即ち充電コイル１０ａの一端と前記ダイ
オードＤ４のカソードとの間には、レギュレータ９のサ
イリスタＳＣＲ１のアノード、カソード間が押入されて
おり、該サイリスタＳＣＲ１のアノード、ゲート間に、
ダイオードＤ！、ツェナーダイオードＤｚから成るゲー
ト制御回路が接続されている。・即ち、サイリスタＳＣ
Ｒｓのアノード側にダイオードＤＩのアノードが接続さ
れ、該ダイオードＤ１のカソードがツェナーダイオード
Ｄｚのカソードと接続され、該ツェナーダイオードＤｚ
のアノードが上記サイリスタＳＣＲｌのゲートに接続さ
れている。

上記サイリスタＳＣＲ＋のアノード及び上記ゲート制御
回路中のダイオードＤ１のアノードが接続された電源ラ
イン（交流発電機ｌＯの充電コイル１０ａの一端とイ、
グニッションスイッチ８とを接続する電源ライン）には
、ヘッドランプその池の電気負荷が接続される。

前記交流発電機ｌＯの充電コイルｌｏａの他端を接続し
た前述の接続点ａに接続されたダイオードＤ２のカソー
ドには、充放電用のコンデンサＣの一端が接続されてい
る。該コンデンサＣの他端には、イグニッションコイル
４の一次コイル４ａの一端が接続され、該−次コイル４
ａの他端はアースされている。

イグニッションコイル４の二次コイル４ｂには、点火プ
ラグ１２が接続される。該イグニッションコイル４は、
その巻数比等が一般のものと同等（例えばｌ：数１００
）のイグニッションコイルであってよく、−次コイル４
ａにコンデンサＣの充電電荷（後述のように、高電圧、
例えばｉｏｏ〜３００■で充電された充電電荷）が放電
されると、二次コイル４ｂに高電圧（２０〜４０ＫＶの
火花電圧）が誘起され、これにより点火プラグ１２が火
花放電する。

前記ダイオードＤ２とコンデンサＣとの接続点には、制
御用のサイリスタＳＣＲのアノードが接続され、該サイ
リスタＳＣＨのカソードがアースに接続され、前記コン
デンサＣの放電回路が構成されている。該サイリスタＳ
ＣＲのゲートは、パルス発生部によって制御される。即
ち、交流発電機１０の回転に伴って回転するシグナルロ
ータ１３とピックアップコイル１４を備えた点火バルサ
の出力がダイオードＤ３及びコンデンサＣｔと抵抗Ｒ１
どの並列回路を介してサイリスタＳＣＲのゲートに供給
され、交流発電機ＩＯの点火バルサの出力によりサイリ
スタＳＣＲを駆動する。

上記コンデンサＣ１及び抵抗Ｒ１の並列回路を通して得
られる制御信号は、前述の接続点ａに接続したスイッチ
ング回路、即ちバッテリ１０及びその充電回路と直列に
介装されたスイッチング回路にも駆動用の制御信号とし
て加えられる。図示の場合は、トランジスタＴｒ２のベ
ース回路に印加されるようになされており、点火バルサ
は、前述の如くサイリスタＳＣＲを駆動すると共に、該
トランジスタＴｒ２も駆動するようになっている。

トランジスタＴｒ２は、そのベース回路中のコンデンサ
Ｃ２の端子電圧がカットオフ電圧より高ければ導通状態
となり、該カットオフ電圧以下に低下すれば、遮断され
る。

容量放電点火回路ｌｌ中の前記コンデンサＣに対する高
電圧による充電は、上述のように、バッテリｌ及び交流
発電機ｌＯの充電コイルｌｏａと直列にトランジスタＴ
ｒｚを接続し、該トランジスタＴｒ２を点火バルサに基
づいて制御し、トランジスタＴｒ２をオンの後、オフに
切断したとき、上記充電コイル１０ａに誘起される電圧
を利用することによってＣＤＩ用コンデンサＣの充電が
行われる。

即ち、バッテリｌを電源とし、そのバッテリｌの充電の
ための充電コイルｌｏａを利用し、従来のようなりＣ−
ＤＣコンバータの昇圧用のステップアップトランスを別
途設けることなく、１２Ｖのバッテリ電源を昇圧し、こ
れをＣＤＩ用電源として上記コンデンサＣに充電を行う
。

以下、更に、第２図乃至第５図をも参照して説明する。

先ず、第２図及び第３図は、本発明に係る容量放電点火
装置、即ち従来のステップアップトランスを省略した容
量放電点火装置の原理を示す原理構成図及び波形図であ
る。

第２図に示すように、バッテリＢａにコイルＬを直列に
接続し、かかる直列回路にオン、オフスイッチとしてト
ランジスタＴｒを接続した回路において、該トランジス
タＴｒを第３図（Ａ）に示す駆動信号によってスイッチ
ングしたとき、コイルＬとトランジスタ゛ｌ’　ｒとの
接続点からは、同図（Ｂ）に示すような電圧が取り出さ
れる。即ち、トランジスタＴｒをスイッチングさせると
、電源としてのバッテリＢａからコイルＬに流れる電流
■は断続されるため、コイルしに電流通電後、遮断され
たとき、上記接続点には、第３図（Ｂ）の如く、コイル
Ｌの逆起電力による高電圧が発生する。

本実施例は、これを利用し、交流５１機のコイルに、バ
ッテリ電流を流すことにより第２図と同様の回路を交流
発電機を用いて構成し、電流通電状態から遮断せしめら
れたときに発生する高電圧、即ちバッテリ電圧よりも高
い電圧（例えば１００〜３００Ｖ）を容量放電点火回路
のコンデンサに充電する。

具体的に説明すると、第１図においては、従来のステッ
プアップトランスは、交流発電機ｌｏの充電コイルｌＯ
ａで代用されている。ステップアップトランスの機能も
兼ねる該充電コイルｌＯａの他端、即ち接続点ａには、
アースとの間にダイオードＤ４が挿入されているので、
イグニッションスイッチ８がオン状態の場合、バッテリ
ｌはボディアースを通じて充電コイル１０ａに接続され
るが、上記ダイオードＤ４の極性によって半波だけが充
電に使用される。

即ち、第４図並びに第５図（Ａ）中の斜線で示す如く、
ダイオードＤ１によって充電電流は矢印の経路で流れ、
充電時にはこれによってバッテリ１の充電が行われる。

また、かかる充電時に、充電電圧が所定値を越えツェナ
ーダイオードＤｚが導通するような場合には、ダイオー
ドＤ１を介してサイリスタ５ＣＲｔのゲートに電圧が印
加され、該サイリスタＳＣｎ＋が導通し、これによって
過充電が防止される。

上述の充電側半波を除いた時期には、バッテリｌから上
述とは逆方向に交流発電機１０に電流が流れることにな
るが、かかる時間を利用してトランジスタＴｒ２をオン
、オフさせる。即ち、第２図でも説明したように、バッ
テリｌを電源とし、交流発電機１０の充電コイルｌｏａ
にバッテリ電流を流し、これを遮断する。

トランジスタＴｒ２は、この場合は、第５図（Ｂ）に示
すよ、うな出力が取り出される点火パルサによって駆動
される。該トランジスタＴ１７２に対する制御は、バッ
テリ１の充電に寄与しない時期でこれをスイッチングす
ることにより行われ、オン状態のトランジスタ１゛ｒ２
をオフさせることにより、低電圧のバッテリ電圧が昇圧
され、これによってコンデンサＣの充電を行う。即ち、
バッテリｌの電流が流れている状態において、トランジ
スタＴｒ２のスイッチングにより電流が切られれば、充
電コイルｌｏａによってコイル電流遮断時に電圧がステ
ップアップするので、ステップアップによってはね上が
った電圧をコンデンサＣに充電する。コンデンサＣの充
電のための高電圧としては、１２Ｖの低圧のバッテリ電
源電圧から、例えば２００Ｖ程度のものを得ることがで
き、トランジスタＴｒ２の１回のスイッチングで高電圧
を発生させることが可能である。

該高電圧で充電されたコンデンサＣの充ｆ！電荷は、点
火パルサの出力（第５図（Ｂ）参照）に基づくサイリス
タＳＣＲの導通時に、該サイリスタＳＣＲのアノード、
カソード及びイグニッションコイル４の一次コイル４ａ
の経路で放電され、二次コイル４ｂには点火プラグ１２
に火花放電を生じさせるに足る所要の高圧の火花電圧が
発生し、これにより点火プラグ１２が点火される。

コンデンサＣの放電による点火、即ちサイリスタＳＣＲ
の導通制御と、コンデンサＣＡの高電圧による充電、即
ちトランジスタＴｒ２のスイッチングとは、第５図（Ａ
）〜（Ｄ）に示すように、バッテリｌの充電に寄与しな
い時期で点火パルサの出力に基づいて行われるが、点火
パルサでトランジスタＴｒ２をオン、オフさせる場合は
、そのタイミングはトランジスタＴｒ２のベース回路中
のコンデンサＣ２と抵抗Ｒ２の時定数によって調整され
る。

即ち、前回充電された電荷を放電させ、放電させたその
即後に、トランジスタＴｒ２をオンさせ電流を流し、点
火後電流を遮断し更に充電されるようにする。点火中に
電流が遮断されると一緒に放電してしまうおそれがある
ので、タイミングは、点火し火花が発生した後、電流が
遮断されるという時定数を選定する必要があり、コンデ
ンサＣ２及び抵抗Ｒ２の値は、このような時定数に設定
されている。サイリスタＳＣＲが導通の―、バッテリ電
流が該サイリスタＳＣＲに流れ続ければ、サイリスタＳ
ＣＲはターンオフできないが、該サイリスタＳＣＲのタ
ーンオフは、上記トランジスタＴｒ２のオンによってな
される。トランジスタＴｒ２のオンによりサイリスタＳ
ＣＲがターンオフすれば、該トランジスタＴｒ２のオン
の後のオフにより、そのとき発生する高電圧でコンデン
サＣは充電される。

本実施例では、上述のように、交流発電機１０の充電コ
イルｌｏａを活用し、これにバッテリ電流を断続的に流
すことにより発生した高電圧を容量放電点火回路１１の
コンデンサＣに充電可能であり、１２Ｖの低圧から直流
の高電圧を得るのに、ステップアップトランスを使用す
る必要がない。

また、上記構成では、充電コイルｌｏａを利用して昇圧
を行うが、かかる構成の場合であっても、第４図に示し
たように充電電流が流れバッテリ１の充電を行うことが
できるので、バッテリ充電機能もほぼ損われることがな
い。更に、過充電防止レギュレータ９も従来と同一の構
成のものを使用することができる。

第６図は、上述のようにしてステップアップトランスを
廃止した構成のトランスレスＤＣＣＤＩの実験例を示す
ものである。

本実験は、交流発電機１０としてファミリー単相１ポー
ルのものを使用し、これとバッテリ１（定電流電源）と
の間に電流計Ａを押入し、また、コンデンサＣとして容
量が２．２μＦのものを使用し、その両端に電圧計Ｖを
接続して行った。

同図に示すテスト回路において、スイッチ回路ＳＷを動
作させ、スイッチ回路ＳＷのオン−オフ後のコンデンサ
電圧を測定したところ、下表に示すような結果が得られ
た。

上記実験結果によれば、従来のステップアップトランス
を使用せずに、低圧から高電圧を得、これでコンデンサ
Ｃを充電させられることが確認された。

第７図は本発明の他の実施例の構成を示す。

本実施例は、トランジスタＴｒ２のベースに自走の発振
器１５を接続する構成としたものであり、これによって
トランジスタＴｒ２のスイッチングを制御する。

本実施例でも、交流発電機ＩＯの充電コイルＩＯａを利
用するので、トランジスタＴｒ２のオン、オフのタイミ
ングは、バッテリｌへの充電に寄与しない時期で行われ
るように、かつ、前記実施例と同様、点火中に一緒に放
電されることがないようにするなど、発振ｊ１１５の位
相が選定され、これによってトランジスタＴｒｔに電流
を流し、かつ遮断させてバッテリ電流を断続させるよう
にしている。

トランジスタＴｒｚをオン、オフさせる場合に、上記の
如く、発振器１５を設ける構成としてもよい。

尚、本発明は上記特定の実施例について説明したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、変形が可能であ
り、例えば交流発電機に限らず、スタマグコイル、ウィ
ンカ−リレーコイル等のコイルＬを使用して本発明に従
うトランスレス容量放電点火装置を構成することもでき
る。

（発明の効果） 本発明によれば、容量放電式の点火装置において、コン
デンサを高電圧で充電させるため従来用いられてきたス
テップアップトランスをなくすことができるので、容量
放電点火装置の小型化軽量化が図れると共に、コストダ
ウンも図ることができ、また、ステップアップトランス
を用いた場合の放熱などの配慮もしないで済むため、構
成部品点数の低減化も可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の容量放電点火装置の一実施例を示す回
路構成図、第２図は本発明の原理を示す基本構成図、第
３図はその動作説明に供する波形図、第４図は第１図の
実施例装置におけるバッテリの充電動作の説明図、第５
図は同装置の各部の波形を示す波形図、第６図は実験例
を示すテスト回路の構成図、第７図は本発明の池の実施
例を示す回路構成図、第８図は従来の容量放電式の点火
装置の実用的な基本構成図、第９図は第８図の高圧高周
波発生部に含まれるステップアップトランスの部分をも
明示して示す従来装置の構成図である。 ■・・・バッテリ、４・・・イグニッションコイル、１
０・・・交流発電機、ＩＯａ・・・充電コイル、１１・
・・容量放電点火回路、Ｉ２・・・点火プラグ、１５・
・・発振器、ＳＣＲ・・・サイリスタ、Ｃ・・・コンデ
ンサ、Ｔｒ２・・・トランジスタ、Ｌ・・・コイル、Ｓ
Ｗ・・・スイッチ回路。 出願人　　本田技研工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、イグニッションコイルの一次側にコンデンサと放電
   用のスイッチング素子を接続し、該コンデンサを充電し
   、該スイッチング素子により該コンデンサを放電させる
   ことにより点火プラグを点火させる容量放電点火装置に
   おいて、バッテリとコイルとの直列回路に直列に介装し
   たスイッチ回路を設け、前記点火プラグの点火後に該ス
   イッチ回路をスイッチングし、該スイッチ回路をオンし
   た後オフしたとき、前記コイルに誘起される電圧によっ
   て前記コンデンサを充電させることを特徴とする容量放
   電点火装置。