JPH01117984A - コンデンサ放電式内燃機関用点火装置 - 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、コンデンサ放電式の内燃機関用貞火装置行に
関Ｊるらのである。

［従来の技術］ 周知のように、コンデンサ放電式の内燃ｅＩＩ！Ｑ用点
火装置は、点火コイルの１次側に設けられた点火エネル
ギー蓄積用コンｆンリと、導通した際に点火エネルギー
蓄積用］ンデンサの電荷を点火コイルの１次コイルに放
電させるように設けられたサイリスタと、内燃機関の点
火時期にリイリスクにトリガ信号を与えるり“イリスタ
トリガ回路とにより構成される。

この種の点火装置をバッテリを電源として駆動する場合
には、発振器から得られる駆動パルスにＪミリオンオフ
されるスイッチング素子によりトランスの１次電流を断
続さゼてバッテリの電圧を背圧さけるＤＣ−ＤＣコンバ
ータを設けて、該コンバータの出力によりコンデンサを
充電するようにしている。

このようにＤＣ−ＤＣコンバータを用いた点火装置にお
いては、コンバータの保護を図るためにサイリスタの導
通時にコンバータの動作を停止させてコンバータからサ
イリスタを通して大きな短絡電流が流れないようにする
必要があり、またサイリスタの転流の失敗を防止するた
めに、サイリスタの導通時にコンバータの動作を停止さ
せる必要がある。

従来のこの種の点６火装置として、特開昭６１−１３２
０８４号に示されたものがあり、この従来の点火装置に
おいては、コンバータの出力電圧を検出する出力電圧検
出回路と、コンデンサの放電回路の途中に挿入した複数
のダイオードの直列回路の両娼冒七圧から放電°電流を
検出する電流検出回路とを設置Ｊ　Ｕ、雨検出回路の出
力のアンド条！１が成立した１１）にコンバータのスイ
ッチング素子を駆動づるパルスを発生する発振器の発振
を停止させるようにし−（いた。

［発明が解決しようとりる問題点〕 上記従来の点火装置ぐは、サイリスタが実際に導通して
電流が流れてからでないとコンバータの動作を停止でき
ないため、畳ナイリスタが導通を開始した後一定の期間
サイリスタにより］ンバータの出力が短絡され、旧火が
大きくなるのを避ＩＪられなかった。

また上記従来の装置では、放電回路の途中にダイオード
の直列回路を挿入してその両端電圧により放電電流が流
れたことを検出していたため、このダイオードの直列回
路でも損失が生じ、全体として１Ω失が相当に大きくな
って効率が低下するという問題があった。

本発明の目的は、損失を増大させることなく、コンバー
タ回路の保護とサイリスタの転流失敗とを防止して、効
率良くしかし確実な動作を行わせることができるコンデ
ンサ放電式の内燃機関用点火装置を提供することにある
。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、その実施例を示す第１図に見られるように、
駆動パルスＶｐによりオンオフされるスイッチング素子
１４を有する直流電圧Ｒ圧用コンバータ回路１２と、点
火コイル１の１次側に設置ノられコンバータ回路１２の
出力により充電される点火エネルギー蓄積用コンデンサ
４と、導通した際に点火エネルギー蓄積用コンデンサ４
の電荷を点火コイル１の１次コイル１ａに放電させるよ
うに設（）られたサイリスタ５と、該サイリスタ５のゲ
ートカソード間にトリガ信号を与えるナイリスク］・リ
ガ回路２９とを備えたコンデンサ放電式内燃機関用点火
装置において、サイリスタ５のゲー！・カソード間に並
列接続された抵抗３３及びコンデンサ３２と、サイリス
タ５のゲートカソード間電圧Ｖ（ｌｋを該サイリスタの
トリガレベルよりも低く設定された基準電圧Ｖｒｌと比
較して該ゲートカソード間電圧Ｖｏｋ／ｆｉ基ｔ￥電圧
Ｖｒ１未満の肋に動ｎ指令信号を出力しゲートカソード
間雷圧ＶＯｋがＬ４準電圧Ｖｒ１以上になった時に停止
Ｆ指令信号を出力１′る比較回路３４と、動作指令信号
が発生している時にスイッチング素子１４に駆動パルス
Ｖｐを供給し停止指令が発生した１１）に駆動パルスの
供給を停止りする駆動パルス供給制御回路／１５とを設
りたことを特徴とする。

［発明の作用］ 、Ｌ記のように、サイリスタのグー１−カソード間に抵
抗ど」ンデンザとを並列に接続し、該り°イリスタのゲ
ートカソード間電圧を１．４ｒ￥電圧と比較してゲート
カソード間電圧がサイリスタのトリガレベルより低く設
定されたＩＪ準電圧以上になった時にコンバーク回路の
停止指令信号を発生さけるようにすると、サイリスタが
トリガされる前に停止指令信号を発生さゼて、コンバー
タ回路の動作を停止［させることがでさるため、サイリ
スタが導通した際にコンバータ回路側からりイリスタを
通して短絡電流が流れることがない。従ってコンバーク
回路の保護を図ることができ、また損失を少なくするこ
とができる。

更に、サイリスタの導通時には、該サイリスタのアノー
ドカソード聞を流れる電流によりそのゲートカソード間
に電圧降下が生じ、この電圧降下によりサイリスタのゲ
ーＩ・カソード間に接続されたコンデンサが充電される
ため、骨サイリスタのグー１〜カソー１間電圧は基準電
圧以上に保たれる。

従って比較回路はサイリスタが導通状態にある開停止指
令信号を継続的に発生し、この間コンバータはその出力
を停止するため、サイリスタの転流は確実に行われる。

上記のように構成すると、点火エネルギー蓄積用コンデ
ンサの放電回路中に電流検出用のダイオードを挿入する
必要がないため、余分の損失を生じさＵることなくり°
イリスタの動作を検出してコンバータ回路の動作を停止
さ往ることができ、す゛イリスタめ転流を確実に行わせ
ることができる。

このＪ：うに、本発明によれば、従来にりも損失を少な
くしτサイリスタの転流失敗の防止とコンバータ回路の
保護とを図ることができ、貞火装首の効率を高めること
ができる。

［実施例］ 以下添削図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の実施例を示したもので、同図にＪ３い
て１　ｔ、Ｌ一端が接地された１次コイル１ａ及び２次
コイル１ｂを右する点火コイル、２は図示し／ｉ−い機
関の気筒に取伺けられた点火プラグで、この点火プラグ
２には点火コイルの２次コイル１ｂの出力電圧が印加さ
れている。１次＝１イル１ａの両端にはカソードを接地
側に向ＧＪだダイオード３が並列接続され、１次コイル
１ａの非接地側端子に点火エネルギー蓄積用コンデンサ
４の一端が接続されている。コンデンサ４の他端と接地
間には、サイリスタ５がそのカソードを接地側に向けて
接続され、該サイリスタ５のアノードカソード闇には保
護用のコンデンサ６及び抵抗７の直列回路が並列接続さ
れている。

点火エネルギー蓄積用コンデンサ４を充電するため、コ
ンバータ主回路１０と発振回路１１とからなるコンバー
タ回路１２が設けられている。

コンバータ主回路１０はトランス１３と、電界効果！・
ランリスク１４と、抵抗１５と、ダイオード１６とから
なっている。トランス１３の１次コイルの一端は０極を
接地したバッテリ１７の正極に電源スィッチ１８を介し
て接続され、他端は電界効果トランジスタ１４のドレイ
ンに接続されている。電界効果トランジスタ１４のソー
スは接地され、該電界効果トランジスタのゲートとソー
ス間に抵抗１５が接続されている。トランス１３の２次
コイルの一端が接地され、該２次コイルの他端にダイオ
ード１６の７ノードが接続されている。

この例では電界効果トランジスタ１４がコンバータ回路
のスイッヂング素子を構成している。

発振回路１１ま、電界効果トランジスタ１４をオンオフ
させるためのパルスを発生するもので、この例では演免
増幅器１９と抵抗２０むいし２４とコンデンサ１５とに
より構成された公知の非安定マルチバイブレータからな
っている。この発振回路の出力パルスＶｐ’（第３図Ｇ
参照）はアンド回路２６を通しで電界効果トランジスタ
１４のゲートに駆動パルスＶｐとして供給されている。

電界効果１−ランリスク１４はこの駆動パルスによりオ
ンオフされ、該電界効果１〜ランジスタのオンオフにに
リドランス１３の１次電流が断続させられる。トランス
１３の１次電流が断続させられると、その２次コイルに
高い電圧が誘起し、この電圧がダイオード１６により整
流されて点火エネルギー蓄積用コンデンサ１に印加され
る。これにより＝】ンデンリ゛４は図示の極性に充電さ
れる。

内燃機関の回転角麿情報及び速度情報を得るため、機関
の回転に同期して回転するリラクタ２７と該リラクタの
回転に伴って生じさけられる磁束の変化により電圧を誘
起する信号コイル２８とを備えた信号発電機が設（）ら
れ、信号コイル２８の出力は、バッテリ１７の出力電圧
を入力として定電圧を出力する安定化電源回路３１を電
源とするりイリスタトリガ回路２９に入力されている。

サイリスタトリガ回路２９は、信号コイル２８から回転
角度情報と速度情報とを得て各回転速度における点火時
Ｉｌｌを演惇し、演口した点火時期にサイリスタ５にト
リガ信号■【を供給する。この例では、第３図（Ａ）に
示したように、信号コイル２８が内燃機関の最大進角位
置に対応する時刻ｔ１及び最小進角位置に対応する時刻
ｔ２にそれぞれスレショールドレベル以上になる信号Ｖ
ＳＩ及びＶｓ２を出力し、サイリスタトリガ回路２９は
最大進角位置と最小進角位置との間で発生位置が変化す
るトリガ信号Ｖｔを出りする。第３図（Ｂ）はこのトリ
ガ信号の一例を示しており、この例のトリガ信号Ｖｔは
点火時期よりも僅かに進んだ時６ｑ　ｔｌで立上り、最
小進角位置に相応する時刻ｔ２で立下る矩形波状の信号
である。トリが信号Ｖ【の立上り位置は機関の回転速度
に応じて変化する。点火時期がＩ４小進角位置まで遅れ
ると、トリガ信号Ｖｔの立上り位置と立下り位置とが一
致し、トリガ信号が１！′７られなくなるため、この例
では、信号コイル２８からダイオード３０を通してサイ
リスタ５のゲートカソード間に最小進角位置でスレシコ
ールドレベル以上になる信号Ｖｓ２を供給し、最小進角
位ｎではこの信号ＶＳ２ににリリイリスタ５にトリガ信
りを与えるようにしている。

サイリスタ１−９８回路２９は機関の点火時↑１に応じ
て種々の構成をとるが、本発明にＪ３いてこの１ノイリ
スタトリガ回路の構成は任意である。機関の回転速度Ｎ
に対する点火時期θｉの特性の一例を第２図に示す。

サイリスタ５のグー１〜カソード間には、コンデンサ３
２と抵抗３３とが一１ｔＬ列に接続され、サイリスタ５
のゲートカソード間電圧Ｖ（Ｉｋが比較回路３４の逆相
入力端子に入力されている。比較回路３４の正相入力端
子には、安定化電源回路３１の出力用Ｉｆを抵抗器３５
及び可変抵抗器３６からなる分圧回路により分圧して得
た基準電圧Ｖｒ１が入力されている。比較回路３４Ｕサ
イリスタのゲートカソード問電圧電圧Ｖａｋと基準電圧
Ｖｒｌとを比較して、ｖｒｌ＞Ｖ（ｌｋの時に高レベル
（論理状態が「１」）の１８号を出力し、Ｖｒｌ≦Ｖａ
ｋの時に低レベル（論理状態が「０」）の信号を出力す
る。この例では、比較回路３４から得られる高レベルの
信号がｖＪ作指令信号として用いられ、比較回路３４か
ら得られる低レベルの信号が停止指令信号としで用いら
れている。基準電圧ｖ「１はサイリスタ５の１−リガレ
ベルよりも低く設定され、サイリスタ５のゲートカソー
ド間電圧■ｇｋがサイリスタ５のトリガレベルに達する
前に比較回路３４の出力が低レベルになるようになって
いる。比較回路３４の出力ｖ１はアンド回路２６に入力
されている。

またコンバータ回路のトランス１３の２次コイルの非接
地側端子にダイオード３７のアノードが接続され、該ダ
イオード３７のカソードと接地間に抵抗器３８と可変抵
抗器３９との直列回路が接続されている。抵抗器３８と
可変抵抗器３９との直列回路の両端にはコンデンサ４０
が並列接続され、ダイオード３７、抵抗１Ｗ３８、可変
抵抗器３９及びコンデンサ゛４０によりコンバータ回路
の出力゛電圧を検出する出力電圧検出回路４１が構成さ
れている。この出力電圧検出回路４１は可変抵抗器３９
の両端に検出電圧■０を発生し、この検出電圧は比較回
路４２の逆相入力端子に入力されている。比較回路４２
の正相入力端子には安定化電源回路３１の出力電圧を抵
抗２Ａ４３及び４４の直列回路からなる分圧回路により
分圧して１町ｊ　ｔｃ設定電圧Ｖｒ２が入力されている
。比較回路４２は検出電圧ｖＯと設定電圧Ｖｒ２とを比
較してＶＦ６〉ＶＯの時にｎレベル（論理状態が「１」
）の信号を出力し、ｖｒ２≦ＶＯの時に低レベル（論理
状態が「０」）の（Ｌ；Ｑを出力する。この例では、比
較回路４２から得られるｎレベルの信号がｆＪＪ作指令
信号として用いられ、比較回路３４から得られる低レベ
ルの信号が停止指令信号として用いられている。比較回
路４２の出力Ｖ２はアンド回路２６に入力されている。

この例ではアンド回路２６により、動作指令信号が発生
している時にスイッチング素子（電界効果トランジスタ
１４）に駆動パルスを供給し停止指令が梵すしした時に
駆動パルスの供給を停止する駆動パルス供給制御回路４
５が構成されている。

次に上記実施例の動作を説明する。

す′イリスタ５に１〜リガ信号Ｖｔが与えられていない
時には、比較回路３４の出力Ｖ１　　（第３図Ｆ参照）
の論理状態が「１」である。またコンバータ回路の出力
電圧が設定値以下で、検出電圧■０が設定電圧Ｖｒ２よ
りも低い時（コンデンサ４が未だ十分に充電されていな
い時）には、比較回路４２の出力Ｖ２　　（第３図Ｅ参
照）の論理状態が「１」になっている。この１，１発成
回路１１がパルスを発生する毎にアンド回路２Ｇのアン
ド条件が成立するため、該アンド回路２６を通して電界
効果トランジスタ１４のゲートに駆動パルスＶｐが与え
られ、該電界効果トランジスタがオンオフを繰返してト
ランス１３の２次コイルに高電圧を誘起させる。この電
圧がダイオード１６を通してコンデンサ４に印加される
ため、該コンデンサ４が図示の極性に充電され、該＝１
ンデンＶの端子電圧Ｖｃは第３図（Ｄ）に示すように上
テｔしていく。

コンデンサ４の充電が完了し、コンバータ回路の出力電
圧が設定値以上になり、検出電圧ＶＯが設定電圧Ｖｒ２
以上になると比較回路４２の出力の論理状態がｒＯＪに
なり、アンド回路２６の出力信号が「０」になる。従っ
て電界効果１−ランジスク１４が連断状態に保持されて
コンバータ回路の動作が停止し、コンデンサ４の充電が
停止される。

このように、本実施例では、］ンバータ回路の出力電圧
が設定値を超えるとＴ１ンバータ回路の動作が停止する
ため、コンデンサ４に過大な電圧が印加されるのを防止
することができ、該コンデンサ４として必要最小限の耐
圧を右Ｊ“るものを用いることができる。

サイリスタトリガ回路２９からサイリスタ５のゲートカ
ソード間にトリガ信号Ｖｔが印加されると、該信号によ
りコンデンサ３２が充電され、サイリスタ５のゲートカ
ソード間電圧Ｖｏｋは第３図（Ｃ）に示すように該コン
デンサ３２の充電の進行に伴って上昇していく。サイリ
スタ５のゲートカソード間電圧Ｖｇｋが基準電圧Ｖｒｌ
に達すると。

比較回路３４の出力が低レベルになるため、アンド回路
２６の出ノＪがｒＯＪになり、電界効果１−ランリスク
１４への駆０１パルスの供給が停止され、コンバータ回
路の動作が停止する。次いでサイリスタ５のゲー（・カ
ソード間電圧Ｖｏｋが該サイリスタのトリガレベルにＶ
（＋に達すると、サイリスタ５が導通し、コンデンサ４
の電荷を点火コイルの１次コイル１ａに放電させる。こ
の時サイリスタ５に流れるアノード電流１ａを第３図（
１）に示しである。このコンデンサの放電により点火コ
イルの鉄心中で人きな磁束変化が生じ、２次コイルに凸
電圧が誘起する。この０電圧は点火プラグ２に印加され
るため、該点火プラグに火花が生じ、機関が点火される
。

サイリスタ５が導通している時には、該ナイリスタのゲ
ートカソード間に電圧降下が生じ、該電圧降下によりコ
ンデンサ３２が充電されるため、サイリスタ５のグー１
−カソード間電圧ｖｌｌＩｋは基準電圧Ｖｒ１以上に保
たれる。サイリスタのアノード電流が澗滅してｂコンデ
ンサ３２の電荷は直ぐには放電Ｕず、抵抗３３を通して
一定の時定数でｂ交電して該コンデン４Ｊ　３２端子電
圧が基準電圧Ｖｒｌ以下にへる。従って比較回路３４は
サイリスタ５にアノード電流が流れている間は勿論、該
１ノイリスタのアノード電流が零になった後も一定１１
４間論理状態が「０」の停止指令信号を継続的に出力し
、この間アン、ド回路２６が電界効果トランジスタ１４
への駆動パルスの供給を停止してコンバータの動作を停
止さＵる。従ってサイリスタ５の転流を確実に行わせる
ことができる。

尚第３図（Ｃ）に示したサイリスタのゲートカソード間
電圧Ｖｇｋの波形において、最初に現れる山ｙａはサイ
リスタ５のアノード電流にＪ：りそのゲートカソード間
に生じる電圧降下によるしのであり、次に現れる山ｖｂ
は信号コイル２８からダイＡ−ド３０を通して与えられ
る（ｉ”＋　Ｎ　Ｖ　ｓ２によるしのである。

上記の実施例では、コンバータ回路の出力電圧を検出す
る出力電圧検出回路４１と、この検出回路の出力を設定
電圧と比較する比較回路４２とを設（）で、コンバータ
回路の出力電圧が設定値以上になった時にコンバータ回
路の動作を停止させるようにしたが、点火エネルギー蓄
積用シンデンサ４の耐圧が問題にならない場合には、こ
れらの回路は省略することができ、その場合にはアンド
回路２６として２人カアンド回路を用いる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、サイリスタのゲートカ
ソード間に抵抗と］ンデンリとを並列に接続し、該サイ
リスタのゲートカソード間電圧を基準電圧と比較してゲ
ートカソード間電圧がサイリスタのトリガレベルより低
く設定された基準電圧以上になった時にコンバータ回路
の停止指令信号を発生させるようにしたので、サイリス
タがトリガされる前に停止指令信号を発生させて、コン
バータ回路の動作を停止させることができる。従っで、
サイリスタが導通した際にコンバータ回路側からナイリ
スタを通して短＄８ｆｆｌ流が流れるのを防いでコンバ
ータ回路の保護を図ることができ、また損失を少なくり
ることができる利点がある。

史に本発明においては、サイリスタの導通時に、該ナイ
リスタのグー１〜ツノソード間電圧降下で量ナイリスタ
のゲートノコソー１間に後続された」ンデンザを充電し
てサイリスタのグー１〜力ソード間電圧を１１！準電圧
以上に保持し、これにＪ、り比較回路から停止指令信号
を継続的に発生させるようにしたので、サイリスタが導
通している期間コンバータの出力を停止させることがで
き、＋１イリスクの転流を確実に行わせる利点がある。

そして本発明によれば、点火エネルギー蓄積用コンデン
サの放電回路中に電流検出用のダイオードを挿入する必
要がないため、余分の損失を生じさけにとなくコンバー
タ回路の保護とサイリスタの転流失敗の防出とを図るこ
とがでさ゛、効率が高くしから動作が確実な：１ンデン
号１１ｉ電式の内燃ｔ！ｌ関用点用点火装置ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す回路図、第２図は第１図
の実施例により得られる点火特性の一例を示す線図、第
３図は第１図の各部の信号波形を示す波形図である。 １・・・点火コイル、２・・・点火プラグ、４・・・点
火エネルギーＭｖ４用コンデンサ、５・・・サイリスタ
、１０・・・コンバータ主回路、１１・・・発成回路、
１２・・・コンバータ回路、１３・・・トランス、１４
・・・電界効果トランジスタ（スイッチング素子、）１
７・・・バッテリ、２６・・・アンド回路、２８・・・
信号コイル、２９・・・サイリスタトリガ回路、３２・
・・コンデンサ、３３・・・抵抗、３４・・・比較回路
、４５・・・駆動パルス供給ｆ１．制御回路。 、ｔ′−一

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 駆動パルスによりオンオフされるスイッチング索子を有
   する直流電圧昇圧用コンバータ回路と、点火コイルの１
   次側に設けられ前記コンバータ回路の出力により充電さ
   れる点火エネルギー蓄積用コンデンサと、導通した際に
   前記点火エネルギー蓄積用コンデンサの電荷を前記点火
   コイルの１次コイルに放電させるように設けられたサイ
   リスタと、前記サイリスタのゲートカソード間にトリガ
   信号を与えるサイリスタトリガ回路とを備えたコンデン
   サ放電式内燃機関用点火装置において、前記サイリスタ
   のゲートカソード間に並列接続された抵抗及びコンデン
   サと、 前記サイリスタのゲートカソード間電圧を該サイリスタ
   のトリガレベルより低く設定された基準電圧と比較して
   該ゲートカソード間電圧が該基準電圧未満の時に動作指
   令信号を出力し該ゲートカソード間電圧が基準電圧以上
   になった時に停止指令信号を出力する比較回路と、 前記動作指令信号が発生している時に前記スイッチング
   素子に駆動パルスを供給し前記停止指令が発生した時に
   前記駆動パルスの供給を停止する駆動パルス供給制御回
   路とを具備したことを特徴とするコンデンサ放電式内燃
   機関用点火装置。