JPH0256520B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自励サイリスタ直列インバータ式複
数火花点火装置の改良に関する。

第１図には一般的なこの種点火装置の従来例を
示している。本図中の符号を付した各構成子の動
作の詳細は、後述する本発明実施例を示す第２図
中の同一符号（サフイツクスａ，ｂの有無は考え
なくて良い）の構成子と同様であるので、当該実
施例に関する説明を援用する。

而して、この種従来装置にあつては、基本機能
に係る要求として、放電間隙ｇに得られる放電エ
ネルギをできるだけ大きくしたいということがあ
る訳だが、これに加えて、実際的な一つの要望と
して、電源部Ａにおける入力交流電源１の電位系
が低電圧系、例えば100V系であつても良いし、
相対的高電圧系、例えば200V系であつても良い
装置ができないか、ということがある。

然し、在来の第１図示のような装置では、両電
圧系に共に合理的に無駄なく使用できるものが、
作動部Ｂ中の各構成子の電気的諸特性、物理的寸
法、コスト等の実際的制約から提供し得なかつた
のである。これは次のような理由による。

放電間隙ｇに得られる放電エネルギ乃至点火エ
ネルギは、作動部Ｂ中の共振コンデンサ８に蓄え
られる蓄積エネルギＥに比例し、この蓄積エネル
ギＥは次式で表せられる。

Ｅ＝CV²／２ Ｃ：コンデンサ容量 Ｖ：コンデンサ電極間電位 従つて、蓄積エヌルギＥは、ひいては点火エネ
ルギを大とするためには、コンデンサ容量を大と
する手法、印加電圧を大とする手法、そして勿
論、両者の組み合せの手法がある。

然し、コンデンサ容量を或る程度以上に大きく
することは、この種点火装置の商品としての実際
から行い得ないことである。単位放電当たりの放
電電流が増え、放電作動用スイツチング素子とし
てのサイリスタ６、点火コイルの一次巻線２１等
の電流容量を増さねばならず、勿論、コンデンサ
８自体も大型化するため、結局は装置全体の大幅
な大型化とコストアツプに継がつてしまうからで
ある。

而して、電圧に関しての配慮が望ましいという
ことになり、更に言えば100V駆動よりは200V駆
動の方が原理的には当然に大きな点火エネルギが
得られることになる。が、今度は、作動部Ｂ中の
各構成子の耐圧、スイツチング素子の回復時間等
が問題となつてくるのである。

サイリスタ６としては勿論、高耐圧のものが必
要となつてくる。例えば200V系用として考える
と、共振電圧の関係から800V程度の逆方向耐圧
は必要となり、安全を見込めば1KV級のものを
要する。高耐圧のものはそれだけコストも高い
が、のみならず、キヤリア蓄積効果による回復時
間が一般に数十μsと長い欠点があり、従つて、単
位放電動作乃至単位時間当たりの放電回数を多く
採ることができなくなるのである。そのため、折
角、一回当たりの放電エネルギを大きくし得た所
で、一般に或る時間巾中の総体的エネルギ量で評
価される点火エネルギは結局は大きくなり得なか
つたのである。実際にも、こうした理由から、
200V系用のこの種点火装置は殆ど実用化されて
いない。

一方、仮に、第１図示の従来構成のままで、上
述の欠点はあるにしろ、200V系用として作動部
Ｂを作つたとしてみよう。すると、このままで、
先の要望に応じて、100V系の適用を考えて、電
源１を100Vに変えただけでは、極めて無駄が多
いことが判かる。即ち、既掲の式から、単純に言
つても点火エネルギが1/4に減小するという不都
合がある上に、サイリスタ６の耐圧は不要に大き
なものを使つているのと同じことになるからであ
る。

本発明は、以上のように、既存のこの種点火装
置が持つ錯綜した欠点を整理して、次のような要
請(i)、(ii)を満たす自励サイリスタ直列インバータ
式複数火花点火装置を提供せんとするものであ
る。

(i) 交流200V系のように、相対的高電圧系であ
つても、単化動作当たりの放電回数を減らすこ
となく、高電圧系であるが故のコンデンサ蓄積
エネルギ増大という長所を完全に発揮できるよ
うにすること。

(ii) 電源部Ａとして相対的低電圧系としての
100V系を用いても、上述のように200V系とし
て満足できる機能を持つた作動部Ｂを無駄な
く、そしてエネルギ低下もなく用い得るように
すること。

そしてまた、この主目的(i)、(ii)を併せ鑑みて、
200V系用としても満足で、しかも100V駆動でも
良いのなら、200V系を印加しても用い得るよう
にすること、即ち、異なる電位系の選択使用がで
きることも上記主目的と表裏一体をなす付随的目
的として有している。

以下、本発明の実施例を第２図に即し、説明す
る。

先づ、作動部Ｂにあつて、直列インバータ回路
回のサイリスタ部分を、複数個の個別サイリスタ
（この実施例では６ａ，６ｂの二つ）の直列回路
にて構成し、各サイリスタを夫々専用のゲート回
路（同じく２８ａ，２８ｂの二つ）で同時にトリ
ガするようにしている。このようにすると、各個
のサイリスタとしては逆耐圧が全個数分の一のも
ので良くなるため、そうしたものでは回復時間も
短いので、火花放電の繰返し回数も多く保てるよ
うになる。

以下、詳説していくが、各専用のゲート回路２
８ａ，２８ｂ自体の夫々は、従来の第１図示のゲ
ート回路２８と同様で良く、その他既存の任意の
回路構成のものを用いて良いのであつて、図示の
ものはその一例にしか過ぎない。

第２図示の場合は、後に述べる低電圧系電源１
Ｌを実線で示しているが、先づ、上述の構成によ
り、例えば200V系等の高電圧系での動作を証す
るため、チヨークコイル３、コンデンサ４より成
る入力部の電源入力端子３４，３２に当該200V
等の高圧系電源１Ｈ（仮想線）を接続した場合の
動作に就き説明する。

先づ、当該電源１Ｈの正の半サイクル中におい
ては、電源線路１ａから抵抗２、抵抗７ａ，７ｂ
を介してコンデンサ１４ａ，１４ｂが充電されて
いくが、その充電電圧が適当なスイツチング素子
１３ａ，１３ｂの閾値電圧乃至ブレークオーバ電
圧に達すると、このスイツチング素子が導通し、
抵抗９ａ，９ｂを介して当該コンデンサ１４ａ，
１４ｂの充電電荷をサイリスタ６ａ，６ｂのゲー
トに放出し、トリガ電流とする。

サイリスタ６ａ，６ｂが斯くして同時に導通す
ると、共振インダクタ５、当該サイリスタ６ａ，
６ｂ、共振コンデンサ８、電源他線路１ｂの経路
で共振コンデンサ８が充電される。この充電電流
は共振インダクタ５と共振コンデンサ８の共振に
より振動し、充電電流が反転する時にはサイリス
タ６ａ，６ｂは逆方向となることによりオフとな
る。すると、共振コンデンサ８内に貯えられてい
る充電電荷はイグニツシヨンコイルの一次巻線２
１を介して放電され、二次巻線２３に高電圧が発
生して放電間隙ｇに火花放電を起こす。同時に、
イグニツシヨンコイルの帰還巻線乃至三次巻線２
２ａ，２２ｂには、一次巻線に関して図示の＋、
−の極性で電圧が発生するが、この時には、この
電圧は抵抗１６ａ，１６ｂを介してツエナ−ダイ
オード１８ａ，１８ｂで短絡されるので、サイリ
スタ６ａ，６ｂのゲートには影響が及ばない。そ
してまた、この時点で先のコンデンサ１４ａ，１
４ｂはリセツトトランジスタ１７ａ，１７ｂのタ
ーンオンで確実にリセツト（電荷放出）される。

次いで、共振コンデンサ８と一次巻線２１との
共振により、共振電流が反転して図示のように一
次巻線に（＋）、（−）の極性で電圧が発生する
と、この時にも二次巻線２３に高電圧が発生して
放電電極ｇに火花放電が起きる一方で、三次巻線
２２ａ，２２ｂにも図示の極性（＋）、（−）で電
圧が発生し、ダイオード１１ａ，１１ｂ、コンデ
ンサ１５ａ，１５ｂ、抵抗１６ａ，１６ｂの経路
で図示極性（＋）、（−）でコンデンサ１５ａ，１
５ｂを充電していく。そして、三次巻線の電圧が
零になると、それまでに蓄積されていたコンデン
サ１５ａ，１５ｂの充電電荷が抵抗９ａ，９ｂを
介してサイリスタ６ａ，６ｂのゲートに流入し、
これをターンオンさせる。以下、この動作が繰返
されていく。

尚、この実施例では、第一のサイリスタ６ａに
抵抗２４ａとコンデンサ２５ａとの直列回路及び
抵抗２６ａを並列に、第二のサイリスタ６ｂにも
同じく抵抗２４ｂとコンデンサ２５ｂとの直列回
路及び抵抗２６ｂを並列に抱かせて夫々、サージ
吸収兼バランス回路２７ａ，２７ｂとしているた
め、用いた二つのサイリスタ６ａ，６ｂ間に若干
の特性差があつても共振コンデンサ８と共振イン
ダクタ５の共振電圧を平等に分担させることがで
き、一方のサイリスタにのみ高圧逆方向電圧が印
加される不都合を除くことができる。

このように、複数個のサイリスタ（図示実施例
では二個であるが三個以上とすることもできる）
を直列にし、独立分離した同数個のゲート回路２
８ａ，２８ｂ、…により各対応するサイリスタ６
ａ，６ｂ、…を同時にトリガして自励発振させる
ようにすると、電源電圧が高く、共振電圧が高く
なつても、例えば先の例で電源電圧200V、共振
電圧800Vという様な条件でも、各サイリスタ６
ａ，６ｂには例えば500V耐圧というように低耐
圧でターンオフ時間が数μs以下と高速なサイリス
タを用いることができ、放電繰返し回数を多く採
れるため、従来のように大容量コンデンサを用い
る等の不都合もなく、大きな点火エネルギを得る
ことができるのである。

而して、次に、本発明の目的(ii)に従つて、この
ように高電圧系で回復時間の問題もない優れた装
置が提供できたなら、これを低電圧系、例えば
100V系でも有効に使えるための方策を施す。

端的には、半波倍圧回路３５を前段に設けて、
この入力端子３１，３２（端子３２はグランドラ
イン１ｂに共通で良い）に低電圧系電源１Ｌを接
続し、出力端子３３，３２を先の高電圧系入力端
子３４，３２に接続する。同様に端子３２はグラ
ンドバスで良いから、実際には図示仮想線の接続
線路３６を介して端子３３，３４間の接続をな
す。

半波倍圧回路の倍圧数ｎはこの実施例では２で
あり、コンデンサ２９とダイオード３０とによる
それ自体は既存構成のものとなつている。

上述した動作で高電圧系を200V系とするなと、
作動部Ｂへの供給電位は殆ど同じとなるので、同
様の動作が期待できる。

即ち、半波倍圧回路３５の入力端子３１，３２
間に100V系の交流が印加されると、負の半サイ
クル中、特に1/4サイクル中に、端子３２、ダイ
オード３０、コンデンサ２９、端子３１の経路で
当該コンデンサ２９が図中、−、＋の極性で充電さ
れ、電源の反転と共に図中、このコンデンサ電位
が電源電位に重畳されて電源線路１ａ，１ｂ間に
略々200V系と同電位が生ずるからである。

結局、本発明によれば、100V系であつても、
200V系として組むことのできた作動部Ｂを何の
無駄もなく稼動できることになる。

また、上述の説明及び第２図から顕らかに判か
る通り、端子３３，３４間の仮想線で示した接続
線路３６を取り外し可能にしておけば、使用者が
100V系、200V系を選択使用できることになる。
即ち、端子３１〜３４（中、端子３２は共通端
子）を使用者が操作し易い装置位置に出しておい
てやる等すれば、100V系を用いたい時には端子
３３，３４をジヤンパ３６で接続した上で、端子
３１，３２間に当該電源１Ｌを接続すれば良い
し、200V系を用いたい場合には端子３３，３４
間は開放のまま、端子３４，３２間に当該電源１
Ｈを接続すれば良いのである。

以上、詳記のように、本発明によれば、従来問
題の多かつた200V系用等の高電圧系におけるこ
の種点火装置として、欠点を除き、電位の高さと
いう長所を諸に引き出した装置が提供でき、しか
もそれを100V系等という低電圧系でも無駄なく
駆動できる、極めて有用、合理的な点火装置が得
られ、従つてまた、両電圧系の選択使用も合理的
に行える等、極めて顕著な効果を呈し得るもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の自励サイリスタ直列インバータ
式複数火花点火装置の一例の概略構成図、第２図
は本発明一実施例の概略構成図、である。 図中、１，１Ｌ，１Ｈは交流電源、５は共振イ
ンダクタ、６，６ａ，６ｂはサイリスタ、８は共
振コンデンサ、２１はイグニツシヨンコイル一次
巻線、２３は同じく二次巻線、２７ａ，２７ｂは
サージ吸収兼バランス回路、２８，２８ａ，２８
ｂはサイリスタトリガ用ゲート回路、３５は半波
倍圧回路、３１〜３４は端子、である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ サイリスタ直列インバータ回路をイグニツシ
   ヨンコイルを負荷として自励発振させ、該イグニ
   ツシヨンコイルの二次側に発生する高電圧で放電
   電極間に複数の火花を飛ばす自励サイリスタ直列
   インバータ式複数火花点火装置において、 上記サイリスタ直列インバータ回路中のサイリ
   スタを複数個の個別のサイリスタを直列にして構
   成し、各サイリスタ専用のゲート回路により各サ
   イリスタを同時にトリガして自励発振を起こさせ
   ると共に、 交流電源入力端子の前段に、半波倍圧回路を設
   け、該半波倍圧回路の出力端子を上記交流電源入
   力端子に接続し、該半波倍圧回路の入力端子に電
   源を接続することを特徴とする複数火花点火装
   置。 ２ サイリスタ直列インバータ回路をイグニツシ
   ヨンコイルを負荷として自励発振させ、該イグニ
   ツシヨンコイルの二次側に発生する高電圧で放電
   電極間に複数の火花を飛ばす自励サイリスタ直列
   インバータ式複数火花点火装置において、 上記サイリスタ直列インバータ回路中のサイリ
   スタを複数個の個別のサイリスタを直列にして構
   成し、各サイリスタ専用のゲート回路により各サ
   イリスタを同時にトリガして自励発振を起こさせ
   ると共に、 交流電源入力端子の前段に、半波倍圧回路を設
   け、該半波倍圧回路の出力端子を上記交流電源入
   力端子に取外し可能に接続したことを特徴とする
   複数火花点火装置。