JPH0264261A - 内燃機関の点火装置 - 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］ 本発明は内燃機関の点火装置に関し、特に、あらかじめ
電荷を蓄積させておいたエネルギ蓄積キャパシタからの
放電電荷を点火コイル一次−ｒ！５線に放電することに
より、点火プラグが接続されている点火コイル二次側に
立ち上がりの早い高電圧を誘起すると共に、点火コイル
一次電流を急激に遮断することによっても点火コイル二
次側に高電圧を誘起する電流遮断容量放電複合型の内燃
機関点火装置における改良に関する。

［従来の技術］ 内燃機関の点火装置としては、点火コイル一次電流を急
激に遮断することにより放電エネルギを得る古典的な電
流遮断型と、あらかじめ高電圧発生回路により充電して
おいたエネルギ蓄積キャパシタの蓄積電荷を点火コイル
一次側に一挙に放電させる容量放電型の二種があるが、
電流遮断型は点火コイル二次側に接続された点火プラグ
に発生させるべき点火火花の立ち上がりが悪く、対して
容量放電型は、素早く立ち上がるものの、放電持続時間
が短いという欠点があるため、最近ではそれら短所を補
い合う意味で、この両タイプを複合したもの、いわゆる
電流遮断容量放電複合型の点火装置が注目されている。

その基本的な回路構成は第２図に示されるようになる。

これ自体は周知ゆえに簡単に説明すると、車両搭載のバ
ッテリ１１の両端電圧は、例えば直流対直流コンバータ
（ＤＣ−ＤＣコンバータ）として示されている適当なる
高圧発生回路１１により昇圧され、エネルギ蓄積キャパ
シタ１３を充電する。

このキャパシタ１３の両端は、容量放電用スイッチング
素子として例示されているサイリスタ２０を介し、点火
コイル１６の一次巻線１４の両端に接続され、点火コイ
ル１６の二次巻線１５の両端には、点火プラグ１７が接
続されている。

車両搭載のバッテリ＋１のホット側端子は、点火コイル
１６の一次巻線１４の一端側にも直接に接続され、他端
は、電流遮断用のスイッチング素子として例示されてい
るバイポーラ・パワー・トランジスタ２１を介し、バッ
テリ他端（接地）に接続されている。バイポーラ・パワ
ー・トランジスタ２１は定常状態（点火時期でないとき
）においては導通しているので、点火コイル１６には一
次電流が流されている。

このような回路構成において、第２図中に示されている
点火プラグ！７に点火火花を飛ばすべき点火時期に至る
と、適当なる部位にて発生された点火信号１８がトリガ
回路１９に与えられ、トリガ回路１９ではこれに応じ、
それぞれその点火に適当なる各所定のタイミングで、容
積放電用のサイリスタ２０に対してはこれをターン・オ
ンさせる指令、すなわちゲート電流を与える一方、電流
遮断用のバイポーラ・パワー・トランジスタ２１に対し
てはこれをターン・オフさせるべき指令として、そのベ
ース電流を除去する。

してみるに、サイリスタ２０のターン・オンは、エネル
ギ蓄積キャパシタ１３の両端を点火コイル１６の一次巻
線１４にて短絡することになるため、当該一次巻線１４
に対し、キャパシタＩ３が蓄積していた電荷が急速に放
電され、その結果、点火コイル次巻線１５を介し、点火
プラグ１７に立ち上がりの早い放電火花が飛ぶ。

一方でバッテリ１１の両端電圧により供給されていた点
火コイル１６の一次電流は、バイポーラ・パワー・トラ
ンジスタの強制的なターン・オフにより急激に遮断され
、その結果、点火コイル二次側に高電圧が誘起されて、
上記立ち上がりの早い容量放電分による放電火花部分に
続き、放電持続時間の長い点火火花部分を生ずる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のように、従来の電流遮断容量放電複合型点火装置
は、その原理や点火プラグに得られる放電火花の特性に
関してはほぼ満足である。

しかし、第２図に示したその回路構成を見てみると、容
量放電用と電流遮断用に各−つの専用のスイッチング素
子２０．２１を要すること、したがってトリガ回路１９
は第２図では単に簡単化して示されているが、実際には
各専用にトリガ回路を必要とすること、そして、それら
各トリガ回路間のタイミング合せのための設計や調整、
さらには専用の回路が必要なこと等、なお解決すべき欠
点がある。本発明はまさしく、こうした欠点を解消せん
とするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、末完Ｉｒｊ′Ｆにおいては、
電流遮断のための点火コイル一次電流エネルギも、容量
放電用のエネルギ蓄積キャパシタの放電電流として得る
。

そして、当該エネルギ蓄積キャパシタの放電のためにタ
ーン・オンするスイッチング素子を、その後に当該素子
がターン・オフするとき、電流遮断メカニズムを生起す
るように図る。

また、この素子を自動的にターン・オフさせるため、点
火コイル一次巻線を直列に含む放電経路中に直列に低抵
抗を挿入する等して電流検出回路を構成し、これが所定
の電流を検出したとき、当該スイッチング素子のｉ制御
電極にターン・オフ指令を与える。

［作　用］ 本発明の内燃機関点火装置では、明らかなように、スイ
ッチング素子は単一のものである。このスイッチング素
子に対し、点火信号に基づき、ターン・オン指令がまず
与えられると、あらかじめ高圧発生回路にて充電されて
いたエネルギ蓄積キャパシタの当該充電電荷が点火コイ
ル一次巻線に放電し、いわゆる容量放電メカニズムによ
り、点火コイル二次側に接続された点火プラグには立ち
上がりの早い放電火花が飛ぶ。

しかるに、この放電火花を生起する囚となった点火コイ
ル一次電流は、過渡的に見ると増加傾向を採るため、本
発明において用いられている電流検出回路が当該一次電
流を監視し、これが所定の値にまで増加した時点で、今
度はすでにターン・オンしている上記のスイッチング素
子に対し、強制的にこれをターン・オフさせる指令を与
える。

するとこれは、点火コイル一次電流の強制遮断となって
、いわゆる電流遮断メカニズムが生起したのと等価とな
り、点火コイル二次巻線にはこれに伴う高電圧が与えら
れて、上記のように素早く立ち上がった放電火花部分に
引き続き、放電持続時間を長めるべく機能する放電火花
が飛ぶ。

スイッチング素子には、一般に各種の半導体素子が考え
られるが、電界効果トランジスタを採用した場合には、
上記のターン・オン指令は有意電圧のゲート電圧印加、
ターン・オフ指令は接地電位または負電位のゲート電圧
印加として与えることができ、バイポーラ・トランジス
タの場合にはターン・オン指令はベース電流の印加、タ
ーン・オフ指令はベース電流の除去等で区別することが
できる。

［実　施　例］ 第１図には本発明に従って構成された電流遮断容量放電
複合型の内燃機関点火装置の一実施例がボされている。

車両搭載のバッテリ１１の両端はＤＣ−ＤＣコンバータ
等で良い高圧発生回路１１に接続され、ここで昇圧され
て、エネルギ蓄積キャパシタ１３を充電する。

エネルギ蓄積キャパシタ１３のホット側端子は点火コイ
ル１６の一次巻線１４の一端に接続され、コールド側端
子は接地されている。

点火コイル一次巻線１４の他端は、図示の場合、スイッ
チング素子として選ばれた電界効果トランジスタ３１の
ドレインに接続され、ソースは電流検出回路３３の一部
を構成する電流検出用の低抵抗３２を介し、接地されて
いる。

電界効果トランジスタ３１のゲートには、図示の場合、
簡単のため、正電圧方向への立ち上がりを有意として発
生する点火信号１８が直接に与えられているが、この間
には適当なる波形整形回路や必要に応じてトリガ回路が
挿入されていて良い。あらかじめ述べて置くと、この実
施例の場合には、本願要旨構成中に言うスイッチング素
子に対するターン・オン指令は、当該電界効果トランジ
スタ３１に対して有意の正の電圧を印加することで満た
され、ターン・オフ指令は、当該ゲート電位を接地また
は負電位に付けることでなされる。

また、同様にこの実施例の場合、電流検出回路３３は、
点火コイル一次巻線１４を直列に含む放電経路中の電流
が低抵抗３２中を通る結果、その両端電圧降下が所定の
値になったとき、電界効果トランジスタ３１のゲート・
バイアスを除去するか、ないし非有意電位に付ける機能
を持つ。

動作を説明すると、エネルギ蓄積キャパシタ１３は、非
点火時期においてＤＣ−ＤＣコンバータ等の高圧発生回
路１２の発生する高電圧により、十分に充電されている
。

点火時期に至り、点火信号１８が有意電圧として立ち上
がると（一般にはパルス状の波形）、これはスイッチン
グ素子としてこの実施例で選ばれた電界効果トランジス
タ３Ｉに対するターン・オン指令として、有意電圧値の
ゲート・バイアスを印加することになる。

このターン・オン指令に基づき、電界効果トランジスタ
３１がターン・オンすると、エネルギ蓄積キャパシタ１
２の両端間に亙る放電経路が閉成する。すなわち、エネ
ルギ蓄積キャパシタ１２のホット側端から点火コイル一
次巻線＋４、導通した電界効果トランジスタ３１のドレ
イン−ソース間主電流通路、低抵抗３２を介してエネル
ギ蓄積キャパシタ１２のコールド側に戻る経路が閉成す
るので、このときの点火コイル一次巻線１４に急速に供
給される放電電荷により、当該点火コイル二次巻線１５
の側には高電圧が発生し、いわゆる容量放電メカニズム
に基づく立ち上がりの早い放電火花が点火プラグ１７に
得られる。

しかし、こＱ過渡期においては、当該点火コイルによる
インダクタンス分の存在により、点火コイル一次電流は
増加傾向を採るので、低抵抗３２の両端電圧も上昇傾向
となる。

したがって、この低抵抗３２の両端電圧があらかじめ適
当として定められている規定電圧に至ると、電流検出回
路３３は電界効果トランジスタ３１のゲート・バイアス
を失わせるべく、当該ゲート電位を接地に付けるか、ま
たは負の電位に引込む。

これがこの実施例におけるスイッチング素子へのターン
・オフ指令となる。

すると、点火コイル一次巻線１４を流わていた電流が急
激に遮断されることになるので、点火コイル二次巻線１
５の両端、ひいては点火プラグ１７の放電間隙間には、
いわゆる電流遮断メカニズムに従う放電持続時間の長い
放電火花が発生する。

このようにして、単一のスイッチング素子を用いながら
も、容量放電と電流遮断の双方の長所を兼ね備えた点火
装置が提供される。

ただし、本実施例の改変は任意であり、スイッチング素
子としてもバイポーラ・トランジスタ等、他の半導体ス
イッチング素子を採用し得るし、電流検出メカニズムも
、上記のように電圧に変換しての検出に代え、他の方法
の採用も考えられる。

ただ、原理的には低抵抗３２によるエネルギ損失の恐れ
のない方式の方が望ましいとも言えるが、実際には簡単
かつ安価なことが一つの重要な要件となることも考え併
せると、当該低抵抗３２の値を十分低く抑え、電流検出
回路３３中に設ける電圧検出系の感度を高めた方が得策
なことも多い。

［効　果］ 本発明の点火装置では、放電火花として望ましい容量放
電分による立ち上がりの早い成分と、電流遮断分による
持続時間の長い成分の双方が存在するにもかかわらず、
従来においては各放電系に各−つあて必要であったスイ
ッチング素子を一つ（ダーリントン接続のような一組も
含む）で済ますことができる。

また、電流遮断のタイミングは、検出すべき電流値の設
定如何、例えば図示実施例の場合には低抵抗の値の設定
如何により、任意かつ設計性良く設定することもでき、
かつ、自動的にスイッチング素子を強Ｉｆターン・オフ
できる。

このようなことから、本発明によれば、簡単な構成であ
るにもかかわらず信頼性の高い電流遮断容量放電複合型
の内燃機関点火装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従って構成された電流遮断容量放電複
合型の内燃機関点火装置の要部概略構成図。 第２図は従来における電流遮断容量放電複合型内燃機関
点火装置の概略構成図。 である。 図中、ＩＩは車両搭載のバッテリ、１２は高圧発生回路
としてのＤＣ−ＤＣコンバータ、１３はエネルギ蓄積キ
ャパシタ、１４は′点火コイルー次巻線、！５は二次巻
線、１６は点火コイル、１７は点火プラグ。 １８は点火信号、３１はスイッチング素子、３２は電流
検出用の低抵抗、３３は電流検出回路、である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 エネルギ蓄積キャパシタを充電する高圧発生回路と； 該エネルギ蓄積キャパシタの蓄積電荷を選択的に点火コ
   イル一次巻線に放電させ、該点火コイル二次側に接続さ
   れた点火プラグに該容量放電に基づく初期放電火花を飛
   ばすため、制御電極にターン・オン指令信号を印加され
   るとターン・オンするスイッチング素子と；上記スイッ
   チング素子の上記ターン・オンに伴い、上記エネルギ蓄
   積キャパシタから上記点火コイル一次巻線を介して流れ
   る放電電流が所定の値になったとき、上記スイッチング
   素子にターン・オフ指令を与え、これを強制的にターン
   ・オフさせることにより、該電流遮断に基づく放電火花
   を上記点火プラグに飛ばす電流検出回路と； を有して成る内燃機関の点火装置。