JPH034745B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はデイーゼルエンジンの始動用プラズ
マ点火装置に関し、より詳細には、渦流室や予燃
焼室などの副室を有するデイーゼルエンジンにお
いて、従来始動用として用いられていた抵抗赤熱
型のグロープラグに代えて、大きな電気エネルギ
をプラズマ状に放電させるプラズマ点火プラグを
用いて始動を行うプラズマ点火装置に関する。

従来の副室式デイーゼルエンジン、例えば渦流
室式デイーゼルエンジンの始動装置としては、第
１図に示すような抵抗赤熱型のグロープラグを用
いたものが一般的である。すなわち、第１図にお
いて、１はシリンダブロツク、２はピストン、３
は主燃焼室、４はシリンダヘツド、５は吸気バル
ブ、６はシリンダヘツド４に形成された渦流室、
７は燃料噴射弁、そして８ａは電流を通じた時に
赤熱する抵抗赤熱型のグロープラグで、渦流室６
に装着される。

このグロープラグ８ａは、第２図に示す点火装
置により作動されるが、第２図において、９はバ
ツテリ、１０はスタータスイツチで停止、予熱、
運転、始動の各端子間で切換え操作される。１１
はスタータスイツチ１０が予熱位置にある時に点
灯して、これを表示するパイロツトランプ、８ａ
〜８ｄは各気筒の渦流室６に装着されるグロープ
ラグで、スタータスイツチ１０の始動端子とパイ
ロツトランプ１１を介して予熱端子に接続され
る。

この渦流室式デイーゼルエンジンを始動させる
には、まず、スタータスイツチ１０を予熱位置に
し、グロープラグ８ａ〜８ｄに電流を通じる。電
流を数〜数10秒間通じるとグロープラグ８ａ〜８
ｄが赤熱するので、このグロープラグ８ａ〜８ｄ
が赤熱したら、スタータスイツチ１０を始動位置
にし、グロープラグ８ａ〜８ｄを継続して赤熱さ
せながら、スタータモータ（図示しない）を回転
してエンジンを回転させ、高温圧縮された室に燃
料が燃料射噴弁７から噴射されることにより燃焼
が開始され、このようにしてエンジンの始動を行
なつている。

しかしながら、このような従来のデイーゼルエ
ンジンの始動装置にあつては、スタータモータを
回してエンジンのクランキングを始める前に、グ
ロープラグ８ａ〜８ｄが赤熱するまでの数〜数10
秒間を待たねばならないので、始動に際して時間
が掛り、しかも予熱操作によりグロープラグ８ａ
〜８ｄが始動に適した温度にまで赤熱されたか否
かを判断するのが難しく、グロープラグ８ａ〜８
ｄを予熱した後でスタータモータを回しても予熱
不足や燃料カブリなどによつて、エンジンの始動
に失敗するなどの問題点がある。

近年、主としてガソリンエンジンの点火装置用
として高い電気エネルギを与えてプラズマ状に放
電させるプラズマ点火プラグ、およびこれを動作
させるためのプラズマ点火装置の開発と実用化が
進んでいるが、この発明はデイーゼルエンジンの
始動用として、従来の抵抗赤熱型のグロープラグ
に代えて、そのプラズマ点火プラグを用いたプラ
ズマ点火装置を適用することにより、上記問題点
を解消することを目的とする。

以下、この発明の実施例を、図面を参照して説
明する。第３図に示す渦流室式デイーゼルエンジ
ンの渦流室６には従来の抵抗赤熱型のグロープラ
グに代えて、高い電気エネルギを与えてプラズマ
状の放電を起こすプラズマ点火プラグ１２ａが装
着される。

第４図は、このプラズマ点火プラグ１２ａ〜１
２ｄを動作させるプラズマ点火装置の回路図であ
る。

第４図において、１３はバツテリ９の電圧V_B
（＝12V）を直流の高電圧V₀（例えば1500V）に昇
圧するDC−DCコンバータである。１４はクラン
ク角センサで、エンジンのクランク軸に取り付け
られ、クランク角の基準信号を発し、例えば４気
筒エンジンの場合は、エンジンの１回転につき２
回の割合で（すなわちクランク角180゜毎に）、燃
料噴射弁７からの燃料噴射の後に予め決められた
角度だけエンジンが回転した時に、パルスを基準
信号として出力する。１５は第１の単安定マルチ
バイブレータで、クランク角センサ１４からの基
準パルス信号をトリガパルスとして、一定時間だ
けオンとなるパルスを出力し、このパルスが出力
されている間だけ、DC−DCコンバータ１３をオ
フにする。１６は第２の単安定マルチバイブーレ
ータで、同時にクランク角センサ１４からの基準
パルス信号をトリガパルスとして、一定時間（約
100μs）だけオンとなるパルスを気筒数に等しい
数ａ，ｂ，ｃ，ｄだけ出力する。

DC−DCコンバータ１３の出力側は気筒数と同
数のダイオードD₁に並列に接続され、各ダイオ
ードD₁の陰極側には点火エネルギ充電用（容量
約1μF）のコンデンサC₁が接続される。ダイオー
ドD₁とコンデンサC₁の間は、好ましくはサイリ
スタ１７などの高耐圧の半導体スイツチを介して
接地され、各サイリスタ１７のゲートａ，ｂ，
ｃ，ｄは上述した第２の単安定マルチバイブレー
タ１６の出力に接続され、従つて、第２の単安定
マルチバイブレータ１６の出力がオン（すなわち
“１”レベル）になると、サイリスタ１７は導通
する。

Ｔは昇圧トランスで、１次側コイルL_Pと２次
側コイルL_Sとを有する。点火エネルギ充電用のコ
ンデンサC₁と昇圧トランスＴの間は、コンデン
サC₁に充電する際に昇圧トランスＴへ電流が流
れることを阻止するためのダイオードD₂の陽極
層に接続され、このダイオードD₂の陰極側は接
地される。昇圧トランスＴの１次側コイルL_Pは
前述した点火エネルギ充電用のコンデンサC₁よ
りも小容量（約0.2μF）の補助コンデンサC₂を介
して接地され、２次側コイルL_Sは各気筒のプラズ
マ点火プラグ１２ａ〜１２ｄの中心電極に接続さ
れる。

次に動作を、第４図および各気筒の燃料噴射タ
イミングと第４図の主要構成部品の出力波形を示
す第５図ａ〜ｋにより説明する。

バツテリ電源V_B（12V）はDC−DCコンバータ
１３により高電圧V₀（例えば1500V）に昇圧され
る。一方、エンジンの回転に伴ない、所定の時間
に各気筒について燃料噴射弁７から燃料が噴射さ
れ（第５図ａ〜ｄ）、また、その燃料噴射タイミ
ングに関連して予め決められたクランク角度でク
ランク角センサ１４から基準パルス信号（第５図
ｅ）が出力される。第１の単安定マルチバイブレ
ータ１５は、この基準パルスをトリガパルスとし
て所定時間だけオンとなるパルス（第５図ｇ）を
出力し、この出力パルスによつて、DC−DCコン
バータ１３を一定時間だけオフさせる。第２の単
安定マルチバイブレータ１６もクランク角センサ
１４からの基準パルスをトリガパルスとして約
100μsのパルスａ，ｂ，ｃ，ｄ（第５図ｆ）を出力
し、この出力パルスａ，ｂ，ｃ，ｄは後述するよ
うにサイリスタ１７のゲートパルスとなる。

DC−DCコンバータ１３がオンの間は、DC−
DCコンバータ１３から出力される高電圧V₀がダ
イオードD₁，D₂を介してコンデンサC₁に印加さ
れ、コンデンサC₁に高点火エネルギ（約１ジユ
ール）が充電される。

クランク角センサ１４からの基準パルスが第２
単安定マルチバイブレータ１６に入力されると、
第２単安定マルチバイブレータ１６は100μs程度
のパルスを出力し、このパルスをゲートパルスと
して、全てのサイリスタ１７が同時に導通状態と
なる。その結果、コンデンサC₁の端子Ａが接置
され、端子Ｂの電位がV₀から0Vに急落するた
め、コンデンサC₁の電荷が昇圧トランスＴの１
次側コイルL_Pを通じてコンデンサC₂に流れ込み、
このため２次側コイルL_Sに高電圧が誘起され、プ
ラズマ点火プラグ１２ａ〜１２ｄを導通状態とす
る。次いでコンデンサC₁の残りの電荷が２次側
コイルL_Sを通じてプラズマ点火プラグ１２ａ〜１
２ｄに急速に流れ込み、プラズマ点火プラグ１２
ａ〜１２ｄはプラズマ状の放電を行ない、渦流室
６内に噴射されている燃料を着火・燃焼させ、デ
イーゼルエンジンの始動を行なう。

プラズマ点火プラグ１２ａ〜１２ｄによる点火
が終了した後に、第１単安定マルチバイブレータ
１６の出力がオフとなると、DC−DCコンバータ
１３が動作し、この時サイリスタ１７はオフにな
つており、コンデンサC₁への充電が行われる。

上記実施例では、全てのプラズマ点火プラグを
同時にプラズマ放電させている。（第５図ｈ〜ｋ）
通常デイーゼルエンジンは、燃料噴射ポンプによ
つて爆発行程にある気筒にのみ燃料を順次噴射す
るので、燃料が噴射された気筒は点火により燃焼
する。また、爆発行程にない気筒には燃料噴霧が
なく、かつ点火が行われるが、燃料噴霧のない気
筒で点火が行われても、特にエンジンに悪影響を
与えることはなく、かえつて点火プラグが燃料カ
ブリに強くなるという効果がある。

以上説明したように、この発明によれば、デイ
ーゼルエンジンの副室にプラズマ点火プラグおよ
びその点火装置を用いたことにより、デイーゼル
エンジンを瞬時に始動させることができると共
に、副室内に噴霧された燃料の霧化状態が良くな
いような場合でも、燃料を確実に着火することが
でき、エンジンを瞬時に始動できる。また点火装
置の制御回路が単純なため、コストが安く、故障
や誤動作が少ない。さらに全気筒のプラズマ点火
プラグを同時に点火させ、爆発行程にない気筒を
も点火させるので、プラズマ点火プラグが燃料カ
ブリを起すことが防止される等の効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のデイーゼルエンジンにおけるグ
ロープラグの取付け状態を示す断面図、第２図は
第１図のグロープラグを動作させる点火装置の回
路図、第３図はこの発明によるデイーゼルエンジ
ンにおけるプラズマ点火プラグの取付け状態を示
す断面図、第４図は第３図のプラズマ点火プラグ
を動作させる点火装置の回路図、第５図ａ〜ｋは
燃料噴射タイミングと第４図の主要構成部品の出
力波形を示す図である。 １……シリンダブロツク、４……シリンダヘツ
ド、６……渦流室、９……バツテリ、１２ａ〜１
２ｄ……プラズマ点火プラグ、１３……DC−DC
コンバータ、１４……クランク角センサ、１５…
…第１単安定マルチバイブレータ、１６……第２
単安定マルチバイブレータ、１７……サイリス
タ、C₁……点火エネルギ充電用コンデンサ、C₂
……補助コンデンサ、D₁，D₂……ダイオード、
L_P……１次側コイル、L_S……２次側コイル、Ｔ
……昇圧トランス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 直流電源電圧を直流高電圧に昇圧するDC−
   DCコンバータと、該DC−DCコンバータの出力
   端子に一端子が接続された点火エネルギを蓄える
   気筒数分の点火エネルギ充電用コンデンサと、該
   点火エネルギ充電用コンデンサの前記DC−DCコ
   ンバータ側端子に一端子が接続されると共に他端
   子が接地され、燃料噴射後所定のクランク角だけ
   エンジンが回転した後に導通状態となる気筒数分
   のスイツチ回路と、前記点火エネルギ充電用コン
   デンサの他端子に入力端子を接続し、１次側コイ
   ルと２次側コイルを有する気筒数分の昇圧トラン
   スと、前記点火エネルギ充電用コンデンサの前記
   昇圧トランス側の端子に陽極を接続し、陰極を接
   地した気筒数分のダイオードと、前記昇圧トラン
   スの１次側コイルの出力端に一端が接続されると
   共に他端が接地された気筒数分の補助コンデンサ
   と、前記昇圧トランスの２次側コイルの出力端に
   負電極が接続され、デイーゼルエンジンの燃焼室
   に取付けられた気筒数分のプラズマ点火プラグと
   から構成され、前記スイツチ回路の導通時に、前
   記点火エネルギ充電用コンデンサから前記昇圧ト
   ランスの１次側コイルを介して前記補助コンデン
   サに流れる放電電流により２次側コイルに高電圧
   を誘起し、該高電圧により前記プラズマ点火プラ
   グの電極間を導通状態にし、引続き前記点火エネ
   ルギ充電用コンデンサから前記昇圧トランスの２
   次側コイルを通して前記プラズマ点火プラグの電
   極間に大エネルギを供給し、該電極間にプラズマ
   放電を発生させることを特徴とするデイーゼルエ
   ンジンの始動用プラズマ点火装置。 ２ エンジンが燃料噴射後所定のクランク角だけ
   回転した後に全気筒数分のスイツチ回路を同時に
   導通状態にし、全気筒数分のプラズマ点火プラグ
   を同時にプラズマ放電させることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の装置。