JPH04116268A - エンジンの点火装置 - 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〕 この発明はエンジンの点火装置に関し、特に点火プラグ
のアークのエネルギ及び持続時間を増大することによっ
て燃焼効率を向上したものに関するものである。

〔従来の技術〕

近年自動車においては、エンジン内での燃焼性向上の観
点から点火時期や燃料噴射量の最適制御、さらには空燃
比、圧縮比の最適化等が行われており、また上記と同様
な観点から点火プラグや点火コイルなど点火装置の改良
も行われている。

第７図は従来の一般的なガソリン自動車の点火装置を示
しており、第７図体）は点火装置の回路構成図、第７図
（ｂ）はイグニッションコイルの閉磁路タイプの鉄芯を
示す図、第７図（Ｃ）はイグニションコイルの開磁路タ
イプの鉄芯を示す図、第７図（ｄ）は点火プラグの断面
構造を示す図である。図において、１０はイグニッショ
ンコイルで、閉磁路型鉄芯７１に１次コイル１２，２次
コイル１３をそれぞれ巻回して構成されている。上記１
次コイル１２の一端は、その駆動トランジスタ１４を介
して接地されており、該トランジスタ１４のベースは制
御回路１５に接続されている。この制御回路１５は、イ
グニッションコイル１０をエンジン回転と同期して点火
制御するよう構成されている。

また、上記２次コイル１３の一端は点火プラグ７２の中
央電極７３に接続されている。また上記１次コイル１２
，２次コイル１３の他端側は共通接続されており、該共
通接続点は電流調整抵抗１６を介してイグニッションス
イッチ３０に接続されている。さらにイグニッションス
イッチ３０の他端は、バッテリ４０に接続されている。

ここで５０はイグニッションスイッチ３０と接地との間
に接続された、始動時エンジンを回転させるスターター
　３１は上記電流制限抵抗１６と並列に接続され、始動
時上記制御回路１５からの信号によって該抵抗１６両端
を短絡する短絡回路であり、この短絡によりイグニッシ
ョンコイルの遮断電流を強くすることができる。また１
７はイグニッションコイル１００２次側に存在している
漂遊容量で、これは点火プラグでのアーク放電のトリガ
ーとなるものである。

なお、鉄芯には上記第７図（ｂ）に示す閉磁路型鉄芯に
他に、第７図（Ｃ１に示すような開磁路型鉄芯７６もあ
り、この鉄芯は、コイルを巻回するための鉄芯部分７６
ａと、該鉄芯部分７６ａの外枠ケース７６ｂとから構成
されており、ここでは該外枠ケース７６ｂも磁路として
利用している。

次に動作について説明する。

イグニッションスイッチ３０をオンにすると、上記点火
装置はバッテリ４０から電源を供給され、さらにイグニ
ッションスイッチ３０によってスターター５０を駆動し
エンジンを回転させると、イグニッションコイルｌＯは
制御回路１５によってエンジン回転に同期してオン、オ
フ制御される。

このときイグニッションコイル１０の２次コイルに発生
した高電圧によって上記漂遊容量１７が充電され、これ
ら高電圧が点火プラグ７２に供給され、シリンダ内に連
続的にアークが発生する。

この時、上記イグニッションコイル１０の２次側の高電
圧波形は第２図（ａ）、　（ｂ）に−点鎖線Ｓｌて示す
ように、初期の微小期間Ｙにおいて、漂遊容量１７の作
用によりピークレベル■１まて急峻に立ち上かり、直ち
に所定レベルｖ２まて急激に降下し、その後減衰期間Ｘ
てゆっくりと減衰していく（波形平坦部分）。なおａ、
は立ち上かり時間である。

また第７図（ｅ）は、従来の他のエンジン燃料の点火装
置の回路構成を示しており、この構成では、イグニッシ
ョンコイル１０に直列に２つの気筒の点火プラグ７７．
７８及びダイオード７９を接続し、１つのイグニッショ
ンコイルによって、２つの点火プラグを作動させるよう
にしている。ここで上記２つの気筒は、４気筒のエンジ
ンでは１８０°ストロークがずれている第１．第３気筒
あるいは第２．第４気筒とする。

その他の構成は第７図（ａ）に示すものと同一である。

このような回路構成では、排気工程にある気筒と、圧縮
工程にある気筒で同時に点火プラグかスパークすること
となるか、排気工程にある気筒は空気圧か小さいので難
無く放電し、回路としての抵抗が無視でき、また排気工
程であるから爆発しない。一方の圧縮工程にある気筒の
点火プラグは、排気側の点火プラグにアークか出て放電
回路を形成しているので、アークか瞬間遅れて発生する
が圧縮点火の工程にあるため爆発を起こしエンジンが自
動運転する。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記のような点火装置では、漂遊容量による
アーク放電は１０−９秒オーダ単位の極めて短時間であ
り、実際にガソリンの点火に有効な部分はエネルギーの
小さい上記波形平坦部分Ｘであり、つまりこの部分の電
圧は３００〜５００Ｖでその期間は２／１０００秒前後
であるため、ガソリンの点火が充分ではなかった。この
ためガソリンの燃焼効率は現状では３０％台と低く、７
０％弱は不完全燃焼で排ガスとなり空気を汚染しており
、また燃焼効率が悪いため、ガソリンの消費量の割にパ
ワーがでないという問題があった。

また、上記イグニッションコイルの鉄芯７１は、その中
央脚７１ａの輻Ｗｅと両側の側脚７１ｂ。

７１ｃの幅Ｗｓか同程度または非常にロスの大きい開磁
路型となっており、つまりそれらの断面積や磁路に大き
なロスかあり、このため中央脚７１ａては磁束か過密に
なり、発熱等によりロスが生じ、またこの場合コイルの
巻数も多くしなければならないという問題かあり、これ
か立ち上かり時間を長くするという不合理があった。ま
た中央脚７１ａの一部にギャップを形成して磁束漏洩型
アーク発生装置となっている。

さらに上記点火プラグ７２では、接地電極７５の先端部
７５ａか中央電極７３の先端部７３ａ上に覆い被さるよ
うに位置しているため、第８図に示すように接地電極先
端部７５ａがスパークしたアークＦの広がりを遮ること
となり、その影になった部分での燃料の着火が遅れたり
不十分となったりするという問題があった。ここてＥは
エンジンの周壁である。

またさらに２つの点火プラグを１つのイグニッションコ
イルで点火する構成では、排気工程での点火プラグのス
パークは、圧縮工程の点火爆発には差し支えないか、排
気工程の気筒で無用のアーク発生かあるのて、点火プラ
グの寿命か短くなるという欠点かある。

この発明は上記のような問題点に鑑みてなされたもので
、燃焼効率を従来の３０％から飛躍的に向上することが
でき、これによりエンジン出力の増大を図るとともに、
燃費を向上し排ガスを低減できるエンジンの点火装置を
得ることを目的とする。

この発明は、イグニッションコイルでの発生した磁束の
発熱や漏れによるロスを低減できるエンジンの点火装置
を得ることを目的とする。

この発明は、スパークしたアークがシリンダ内に均一に
広がり、燃料の着火を素早くかつ充分に行うことができ
る点火プラグを有するエンジンの点火装置を得ることを
目的とする。

この発明は、点火プラグの寿命の短縮を招くことなく、
１つのイグニッションコイルにより２つの点火プラグを
作動できるエンジンの点火装置を得ることを目的とする
。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るエンジンの点火装置は、イグニッション
コイルの２次側と点火プラグとの間に波形処理回路を接
続し、該波形処理回路は、上記イグニッションコイルの
２次側高電圧波形を、その立上りピークを抑え、該抑え
た分のエネルギーを上記立上りピークに続（滑らかに減
衰する波形平坦部分に移行させてこの波形平坦部分を長
くした波形とする構成としたものである。

この発明は、上記エンジンの点火装置において、イグニ
ッションコイルの鉄芯として、中央脚とその両側に側脚
を有するギャップのない完全閉磁路型鉄芯を用い、該鉄
芯の中央脚の断面積をその両側の側脚の断面積のほぼ２
倍に設定したものである。

この発明は、上記エンジンの点火装置において、点火プ
ラグを、イグニッションコイルの二次側高電圧が印加さ
れる電極の先端と、車体側に接続された接地電極の先端
とが、点火プラグの取付位置でのシリンダ内壁面の法線
と垂直な平面内に含まれるよう構成したものである。

この発明は、上記エンジンの点火装置において、イグニ
ッションコイルの制画回路を、高電圧をその極性を所定
タイミングで反転させて上記イグニッションコイルの２
次側に発生させるよう構成し、該イグニッションコイル
の２次側に並列に２つの点火プラグを接続し、順逆切換
回路により各点火プラグかそれぞれ所定極性の高電圧に
よりスパークするようにしたものである。

〔作用〕

この発明においては、イグニッションコイルの２次側と
点火プラグとの間に波形処理回路を設け、上記２次側高
電圧波形を、その立上りピークを抑え、該抑えた分のエ
ネルギーを上記立上りピークに続く滑らかに減衰する波
形平坦部分に移行させてこの波形平坦部分を長くした波
形とするようにしたから、点火プラグのアークが燃料の
着火に寄与する時間が増大するとともに、アークのエネ
ルギーが増大することとなる。この結果エンジンでの燃
焼が充分かつ確実に行われることとなり、ひいてはエン
ジンでの燃焼効率が飛躍的に向上しエンジン出力の増大
を図るとともに燃費や排ガス対策の問題を解決すること
ができる。

またこの発明においては、イグニッションコイルに、中
央脚の断面積をその両側側脚の断面積のほぼ２倍に設定
した完全閉磁路型鉄芯を用いたから、中央脚部で磁束か
過密状態になることはな（、効率よく高電圧を発生し、
鉄芯ての発熱も防止できる。また上記完全閉磁路型鉄芯
はギャップのない構造であるので、１次、２次ともに大
幅に巻数を減らすことができ、いたずらに磁束の漏れが
生ずることはない。この結果上記鉄芯内で発生した磁束
が有効に電磁変換に寄与することとなり、鉄芯内でのエ
ネルギーロスを低減することができる。

しかも巻数が少ないので、インピーダンスも少なくでき
、立ち上がり時間が少なく高速化の対応に有利である。

また漂遊容量によるｌｏ−６〜１０−９秒という短時間
むだな放電のエネルギーを抑えることができる。

またこの発明においては、点火プラグの中央電極及び接
地電極を、該両電極の先端か点火プラグの取付位置での
シリンダ内壁面の法線と垂直な平面内に含まれるよう構
成したから、従来のように発火核の広がりを邪魔するこ
となくスパークしたアークがシリンダ内に均一に広がり
、燃料の着火を素早くかつ充分に行うことができ、これ
により燃焼効率を向上することかできる。

またこの発明においては、高電圧をその極性を所定のタ
イミングで反転させてイグニッションコイルの２次側に
発生し、２つの点火プラグをそれぞれ所定極性の高電圧
によりスパークするようにしたので、２つの点火プラグ
が同時にスパークすることはなくなり、つまり爆発工程
の気筒でのスパークにともなう排気工程の気筒でスパー
クはなくなり、各気筒の爆発工程でのみスパークするこ
ととなり、これにより点火プラグの消耗を抑制すること
ができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例によるガソリン自動車の点
火装置の全体構成を示し、第１図（ａｌは点火装置の回
路構成図、第１図（ｂ）は上記点火装置のイグニッショ
ンコイルの鉄芯を示す図、第１図（Ｃ）は上記点火装置
の点火プラグの断面構造を示す図である。図において、
第６図と同一符号は同一または相当部分を示し、６０は
イグニッションコイルｌＯの２次側高電圧の立ち上がり
ピークを抑え、該抑えた分のエネルギーを波形の滑らか
に減衰する波形平坦部分に加算するとともに、この波形
平坦部分を延長する波形処理回路で、上記イグニッショ
ンコイルＩＯの２次側コイル１３と点火プラグ２０の中
央電極２１との間に接続されている。

６１は該回路を構成する第１の直列接続体で、第１の抵
抗６１ａと第１のコイル６１ｂが直列に接続されてなる
。また６２は第２の直列接続体で、第１のコンデンサ６
２ａと第２の抵抗６２ｂと第２のコイル６２ｃを直列に
接続してなり、上記第１の直列接続体６１と並列に接続
されている。また６３は上記第１の直列接続体６１と並
列に接続された、上記第１のコンデンサ６２ａに比へて
かなり容量が小さい第２のコンデンサである。

第１図（ｂ）は上記イグニッションコイル１０の鉄芯を
示し、ここでこの鉄芯１１は閉磁路型のものであり、そ
の中央脚１１ａの幅Ｗｃｏは左右の側脚１１ｂ、Ｉｌｃ
の幅Ｗｓの比べてほぼ２倍となっており、つまり中央脚
１１ａは側脚１１ｂ、１１Ｃの約２倍の断面積を有して
いる。

また第１図（Ｃ）は上記点火プラグの断面構造を示し、
２１は中央電極となる金属性芯材で、セラミックなどの
絶縁性部材２２で被覆されている。また２３は該絶縁性
部材２２に装着された金属性の外皮で、その一端側は上
記中央電極先端２１ａをその両側から挟むよう配置され
た一対の接地電極２３ａとなっている。ここで上記接地
電極２３ａの先端と上記中央電極２１の先端２１ａは該
中央電極２１の軸方向と垂直な平面内に位置するよう構
成されている。

次に動作について説明する。

イグニッションスイッチ３０をオンした後、エンジンが
自動運転状態となるまでの動作は、従来と同一であるの
で省略し、ここでは、イグニッションコイル１００２次
側の高圧波形を処理する波形処理回路６０の動作を説明
する。

まずイグニッションコイル１０から高電圧か上記波形処
理回路６０に供給されると、第２のコンデンサ６３は比
較的短時間で高電圧に充電され、その電圧を点火プラグ
２１に供給する。このとき第２のコンデンサ６３に比べ
て大きな容量を持つ第１のコンデンサ６２ａでは第２の
抵抗６２ｂと第２のコイル６２ｃの作用により徐々に充
電が行われる。さらに第１の直列接続体６１では特に第
１のコイル６１ｂによりイグニッションコイルの２次コ
イル１３で発生した高電圧の急激な立上りピークを抑え
て点火プラグ２０に２次電圧を供給する。

このような波形処理回路６０の動作によって２次電圧の
立上り部分での形状は第２図（ａ）、　（ｂ）の実線Ｓ
Ｏで示すように、ピークレベルが従来のｖｌ（２号数千
ボルト）から■。（１号数千ボルト）にまで抑えられ、
また巻数が少な（、しかも効率のよい完全閉磁路形であ
るから、より急峻に大きなエネルギーが立ち上がること
となり、波形は垂下特性を持つので、ガソリン発火核の
形成エネルギーかより大となる。ここでａｌは立ち上が
り時間であり、従来のａ、に比べ短くなっている。

そしてこのように波形が立ち上がった後波形が減衰して
いく過程では、まず、大容量の第１のコンデンサ６２ａ
に蓄えられた電荷が放電され、さらにその後第１．第２
のコイル６１ｂ、６２ｃの作用により一定レベルでの電
流供給が引き延ばされることとなる。このため波形の滑
らかに減衰する波形平坦部分ＸＯＩつまり燃焼に寄与す
る部分は第２図（ａｌに示すように、従来のものＸに比
べそのエネルギーが大きく持続時間が長いものとなる。

この結果としてシリンダー内ではこのような波形のアー
クが発生することとなる。

このように本実施例では、イグニッションコイルｌＯの
２次側と点火プラグ２ｏとの間に波形処理回路６０を設
け、イグニッションコイル１０の２次側高電圧波形を、
そのピークを抑え、その分のエネルギーを上記立上りピ
ークに続く滑らかに減衰する波形平坦部分に上乗せして
、波形の持続時間及び該波形平坦部分でのエネルギーを
増大したので、シリンダー内でのアークの持続時間か増
大するとともに、スパークか強力なものとなる。

また上記波形処理回路６０の第１．第２の直列接続体６
１．６２にはコイルを含んでいるため、アークに垂下特
性を持たせることかでき、より着火時間と発火核形成エ
ネルギーを大きくでき、エンジンの高速回転での着火を
確実なものとてきる。

この結果エンジンの低速あるいは高速回転状態にかかわ
らず、燃料の着火が確実かつ十分に行われることとなり
、これにより燃焼効率か増大するとともに、不完全燃焼
のガスが減少することとなる。

また本実施例ではイグニッションコイル１０の鉄芯を、
その中央脚１１ａが側脚１１ｂ、ｌｉｅの約２倍の断面
積を有しかつギャップのない構造としたので、イグニッ
ションコイルを効率のよいトランスとすることができる
。すなわち、トランスとしての磁気抵抗か著しく低減し
、発生磁力線数が増大する。さらに飽和電流が大きくな
り、−次コイルの巻数を１００回と従来の３分の１以下
に、また２次コイルの巻数も従来の３０％近く少なくて
き、軽量、コンパクト化を図り、効率よい大容量のアー
クの発生が可能となる。またこのように巻数を少なくし
たことにより時定数Ｌ／Ｒか小さくなって立ち上がりが
より急峻になるとともに、時間的な電流変化が大きくな
り、高速状態での燃料の着火の確実性を増大できる。

また点火プラグ２０を、中央電極２１の先端２１ａと接
地電極２３の先端２３ａが、中央電極２１の軸方向に垂
直な平面内に含まれるように構成したので、アーク発生
時接地電極２３がアークの広がりを遮ることがなく、シ
リンダー内にスパークの影の部分が生じなくなる。これ
によっても着火の確実性を向上することができる。

なお、上記実施例では、イグニッションコイルの１次側
にはバッテリ電圧の１２ボルトをそのまま供給するよう
にしているが、これは第３図（ａ）に示すように、イグ
ニッションスイッチ３０とバッテリ４０との間にダイオ
ード・ロータ式の昇圧回路７０を設け、１２ボルトの電
圧を４００ボルト程度に昇圧し、このような高電圧を１
次コイルに供給するようにしてもよい。この場合イグニ
ッションコイルの負担か軽くなり、このためコイルの巻
数を低減することが可能となり、軽量、コンパクトでし
かも高性能なイグニッションコイルを提供することかで
きる。

また波形処理回路は第１図（ａ）に示す構成のものに限
るものではなく、原理的には第１図（ｄ）に示すように
、２次側高電圧波形を遅延する容量成分６０ａと、その
立ち上かりピークを抑えて垂下特性を持たせる誘導成分
６０ｂと、上記電流を減衰する抵抗成分６０ｃ、６０ｄ
とが並列又は直列に接続された回路構成であればよい。

ただし、第３図ｆｂ）に示すような、誘導成分を有しな
い回路６５も場合によっては用いることもできる。この
回路では、第２の直列接続体６２を容量の大きな第１の
コンデンサ６２ａ及び第２の抵抗６２ｂから構成し、こ
の直列接続体６２にそれぞれ第１の抵抗６１と容量の小
さい第２のコンデンサ６３とを並列に接続している。

この場合アークに垂下特性を持たせることはあまり期待
てきないか、イグニッションコイルの２次側で発生され
る高電圧の立上りピークを抑えて、波形平坦部分でのエ
ネルギーの増大や該波形平坦部分を延長できる効果は得
られる。

また上記第１の実施例において、点火プラグと並列に、
コンデンサとコイルを並列接続してなるＬＣ回路を接続
してもよく、この場合、磁歪共振や共振現象を利用して
アークの持続時間をさらに増大することがてきる。

第４図は本発明の第２の実施例によるエンジンの点火装
置を説明するための図であり、ここでは第１の実施例の
回路構成において波形処理回路６０と点火プラグ２０と
の間にさらに付加抵抗６を直列に接続した構成とし、上
記付加抵抗６を点火プラグ２０の中央電極２１の一部に
組み込んている。その他の構成は第１の実施例と同一で
ある。

この場合上記付加抵抗６によって電磁雑音の低減ととも
に、アーク持続時間の増大を図ることかできる効果かあ
る。

第５図（ａ）〜（Ｃ）は本発明の第３の実施例によるエ
ンジンの点火装置を説明するための図であり、図におい
て、８１．８２はそれぞれイグニッションコイル１０の
２次側コイル１３の両端に接続された第１．第２の波形
処理回路、８３はイグニッションコイル１０の２次コイ
ル１３の中点に接続された第３の波形処理回路で、上記
各波形処理回路の構成は第１図（ｄ）に示す原理的な回
路構成と同一である。また２５は高圧側側部電極２５ａ
、中央電極２５ｃ、低圧側側部電極２５ｂを有する点火
プラグで、それぞれ上記各電極はこの順序で一直線上に
配列されており、上記第１．第３．第２の波形処理回路
の出力が順次接続されている。また８４は上記第３の波
形処理回路８３と第３の電極２５ｃとの間に直列に挿入
された付加抵抗である。

ここで上記高圧側側部電極２５ａに対して低圧側である
中央電極２５ｃの形状及び該中央電極２５Ｃに対してさ
らに低圧側である低圧側側部電極２５ｂの形状は、それ
ぞれより高圧側の電極に対向する部分に鋭利な突出部を
有する形状となっている。

このような構成の第３の実施例では、３つの電極があり
、アークは３個になり１つがアークを発生し難くても空
気がイオン化し点火し易い状態になり、また電極の電子
が飛び出す部分を鋭利な形状にしているため、アークが
発生し易く、発生したアークは安定である。またＡ、８
２カ所でアークが発生することとなり、これによって燃
料の着火の確実性を第１の実施例に比べてさらに増大す
ることができ、より一層燃焼効率を向上することができ
る。また波形処理回路は２次コイルと各電極との間に接
続されているので、高圧側側部電極２５ａと中央電極２
５ｃとの間のアーク放電、また中央電極２５ｃと低圧側
側部電極２５ｂとの間のアーク放電のそれぞれについて
垂下特性を持たせることができ、立上りを急峻にするこ
とができる。

また第５図（ｄ）は本発明の第４の実施例によるエンジ
ンの点火装置を示し、ここでは点火プラグの３つの電極
の配置のみ上記実施例と異なっている。

すなわちここては点火プラグ２６の中央電極２６Ｃ２高
圧側及び低圧側側部電極２６ａ、２６ｂを所定の３角形
の頂点に配置し、各電極相互間でアークの発生か可能と
なるようにしている。

この実施例装置では、中央電極２６ｃと両測部電極２６
ａ、２６ｂとの間、及び該両測部電極２６ａ、２６ｂ間
にアークか発生するため、シリンダ内で発生するアーク
を強力なものとてきる。また仮に、両測部電極２６ａ、
２６ｂ間にアークが発生しなくても、これらの電極間に
は瞬間とは言え、高電圧が印加され、これにより燃料が
イオン化して、発火核が形成し易い環境が作り出される
ので、燃料の着火に有利となる。また上記側部電極２６
ａ、２６ｂ間には中央電極と側部電極間の倍の電圧か印
加されるので、アークの距離も大きくなり、着火エネル
ギーがそれだけ大きくなる。

このことから３電極方式が２電極方式より点火効率がよ
いが、直線配列よりも３角形の頂点上の配置がさらによ
いことが分かる。

またもちろんこの実施例でも、第５図（ｄ）に示すよう
に点火プラグの電極を、低電位側の電極の、高電位側に
対向する部分か鋭利に尖った形状にしているため、アー
クか発生し易い。

また第６図（ａ）は本発明の第５の実施例によるエンジ
ンの点火装置を示し、ここでは、第５図（ａ）〜（Ｃ）
に示す第３の実施例の回路構成において、上記第２の波
形処理回路８２として、コンデンサ及びコイルを並列接
続してなる回路構成のものを用い、第３の波形処理回路
８３の代わりに、コンデンサＣ及びコイルＬを並列接続
してなる第１．第２のＬＣ回路９１．９２を設け、該両
り、Ｃ回路の一端を上記イグニッションコイル１０の２
次コイルの中点に接続し、第１．第２のＬＣ回路９１．
９２の他端をそれぞれ上記第１．第２の波形処理回路８
１．９０の出力に接続し、上記中央電極２５ｃを接地し
ている。

この実施例では、上記第１．第２の波形処理回路８１．
８２の作用によりアーク発生のエネルギーを増大した上
で、さらにアーク持続時間、つまり波形平坦部分での３
００〜５００■の電圧を長く保持できることとなり、ガ
ソリン点火の効率をさらに向上できる。

また第６図（ｂ）は本発明の第６の実施例によるエンジ
ンの点火装置を示し、ここでは、上記第５の実施例にお
いて、イグニッションコイルｌＯの１次側の回路構成に
代えて、高電圧をその極性を所定タイミングで反転して
イグニッションコイルの２次側に出力可能な電圧制御回
路１００を用い、その２次側には第１．第２の点火プラ
グ２７，２８を並列に接続している。すなわち該第１の
点火プラグ２７では、中央電極２７ｃ及び側部電極２７
ａ、２７ｂは所定の３角形の頂点に配置されており、中
央電極２７、Ｃは２次側コイル１３の中点に接続されか
つ接地されている。また高圧側側部電極２７ａは順方向
のダイオード１０１を介して該コイル１３の一端側に、
低圧側側部電極２７ｂはその他端側に接続されている。

また上記第２の点火プラグ２８では、低圧側側部電極２
８ｂが上記ダイオード１０１のアノードに、高圧側側部
電極２８ａか順方向ダイオード１０２を介して上記コイ
ル１３の他端側に接続されており、中央電極２８ｃは接
地されている。

さらに上記ダイオード１０１と並列に順逆切換回路１０
５が接続されている。この順逆切換回路１０５は上記２
次コイル１３の一端側、つまり電極２７ａや２８ｂ側が
高圧になった時、第１の点火プラグにのみ電圧印加し、
他端側、つまり電極２７ｂや２８ａ側が高圧になったと
き、第２の点火プラグ２８にのみ電圧を印加するもので
あり、例えば上記ダイオード１０１と逆並列に接続され
たダイオードなどである。ここで上記第１．第２の点火
プラグは４サイクルエンジンの第１．第３気筒あるいは
第２．第４気筒のように、爆発工程と排気工程とカ月８
０’離れた気筒に適用している。

この実施例では、２つの気筒の点火プラグを１つのイグ
ニッションコイルで駆動することができ、しかも順逆切
換回路１０５により点火プラグにはそれぞれの気筒の爆
発工程でのみ電圧か印加されるので、従来のように爆発
工程と排気工程の両方で点火プラグに電圧か供給される
ものに比べ、点火プラグの寿命を長（できる。

第６図（Ｃ）は上記第６の実施例に変形例であり、ここ
では、第６図（ｂ）において、コイル１３の他端側に接
続された第２の波形処理回路８２を、抵抗Ｒ，コイルＬ
、コンデンサＣを並列接続してなる回路構成とし、第１
．第２の波形処理回路８１゜８２の出力に直列に抵抗８
１ａ、８２ａを挿入している。また、第１のＬＣ回路９
１をコイル１３の中点と一端側との間に、第２のＬＣ回
路９２をコイル１３の中点と他端との間に接続している
。

第６図（ｄ）は本発明の第７の実施例によるエンジンの
点火装置の説明図であり、５電極刃式のものを示してい
る。ここでは第６図（ａ）に示す第５の実施例において
、イグニッションコイル１０の２次側に２つの２次コイ
ル１３ａ、１３ｂを巻回し、各２次コイルに第６図（Ｃ
）に示すように第１．第２の波形処理回路８１．８２及
びＬＣ回路９１，９２を接続し、さらに点火プラグとし
て、中心電極１２１ｅとその周囲に均等に配置された４
つの側部電極１２１ａ〜１２１ｄとを有するプラグ１２
１を用いている。そして第１の２次コイル１３ａ側の第
１．第２の波形処理回路８１．８２の出力を、それぞれ
抵抗８１ａ、８２ｂを介して側部電極１２１ａ、１２１
ｂに、コイル１３ａの中心点ＰＩを中央電極に接続して
いる。同様に第２の２次コイル１３ｂ側も第１．第２の
波形処理回路８１゜８２の出力を抵抗８１ａ、８２ａを
介して側部電極１２１ｃ、１２１ｄに接続し、中央電極
１２１ｅにコイル１３ｂの中点Ｐ２を接続している。

この実施例の構成では、第６図げ）に示すように中心電
極１２１ｅと、４つの側部電極１２１ａ〜１２１ｄとの
間にアークＡ１〜Ａ４が発生し、さらに隣接する側部電
極相互間には上記アークのＦ３倍の強いアークＢ１−８
４が発生する。これによってアークが強力となり、点火
核が早く大きく広がることとなる。また仮にいずれかの
電極間のギャップでアークに至らず失火したとしても、
点火核力か発生し広がる雰囲気形成に役立つこととなる
。このことから２次コイル２組を中心点て接続しこれを
中央電極としてこの周囲に相互に正負となるよう４電極
配置したほうか上記３角形の頂点上に電極を配置するよ
りよいことかわかる。

第６図（ｅ）は本発明の第８の実施例によるエンジンの
点火装置を示す図であり、これは第６の実施例の、１つ
のイグニッションコイルで２つの点火プラグを作動する
構成に、上記第７の実施例の５電極方式を組み合わせた
ものである。

′すなわち第６図（ｄ）に示す回路構成において、点火
プラグ１２１に加えて、中心電極１２２ｅ及び４つの側
部電極１２２ａ〜１２２ｄを有する点火プラグ１２２を
設け、第６図（ｅ）に示すように各プラグの対応する位
置にある電極同士、つまり中央電極１２１　ｅ、　　１
２１　ｅ同士、及び側部電極１２１ａ−１２１ｄ、１２
２ａ　〜１２２ｄ同士を接続したものである。またここ
では、第１の点火プラグの側部電極１２１ａ及び１２１
ｃの給電線にはそれぞれ順方向接続のダイオード１０１
を挿入し、上記側部電極！２１ｄ及び１２２ｄの給電線
に順方向接続のダイオード１０２を直列に挿入し、上記
各ダイオード１０１と並列に順逆切換回路１０５を接続
している。

この実施例では、点火アークを強力なものとできるとと
もに、２つのイグニッションコイルにより２気筒の点火
プラグについて５電極方式を実施することができる。

なお上記第５〜第８の実施例では、点火プラグにはＬＣ
回路を並列に接続したか、点火プラグに並列に接続する
回路は、抵抗及びコンデンサを並列接続してなるＲＣ回
路や抵抗、コンデンサ及びコイルを並列接続してなるＬ
ＲＣ回路でもよい。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明に係るエンジンの点火装置によれ
ば、イグニッションコイルの２次側と点火プラグとの間
に波形処理回路を設け、上記２次側高電圧波形を、その
立上りピークを抑え、該抑えた分のエネルギーを上記立
上りピークに続く滑らかに減衰する波形平坦部分に移行
させて、この波形平坦部分を長くした波形とするように
したので、点火プラグのアークが燃料の着火に寄与する
時間が増大するとともに、アークのエネルギーが増大す
ることとなる。この結果エンジンでの燃焼が充分かつ確
実に行われることとなり、ひいてはエンジンでの燃焼効
率が飛躍的に向上しエンジン出力の増大を図るとともに
燃費や排ガス対策の問題を解決することができる。

また、イグニッションコイルに、中央脚の断面積をその
両側側脚の断面積のほぼ２倍に設定した閉磁路型鉄芯を
用いたので、中央脚部で磁束が過密状態になることはな
く、鉄芯での発熱を防止てきる。また上記閉磁路型鉄芯
はギャップのない構造であるので、磁束の漏れが生ずる
ことはない。

この結果上記鉄芯内で発生した磁束が有効に作用するこ
ととなり、鉄芯内でのエネルギーロスを低減することが
できる。

また、点火プラグの中央電極及び接地電極を、該両電極
の先端が点火プラグの取付位置でのシリンダ内壁面の法
線と垂直な平面内に含まれるよう構成したので、スパー
クしたアークがシリンダ内に均一に広がり、燃料の着火
を素早くかつ充分に行うことができ、これにより燃焼効
率を向上することができる。

さらに、高電圧をその極性を所定のタイミングで反転さ
せてイグニッションコイルの２次側に発生し、２つの点
火プラグをそれぞれ所定極性の高電圧によりスパークす
るようにしたので、２つの点火プラグが同時にスパーク
することはなくなり、つまり爆発工程の気筒でのスパー
クにともなう排気工程の気筒でスパークはなくなり、各
気筒の爆発工程でのみスパークすることとなり、これに
より点火プラグの消耗を抑制することができる。

このようなイグニッションコイルや点火プラグの改良に
よってもエンジン出力の増大を図り、燃費向上や排ガス
の浄化を飛躍的に進めることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例によるエンジンの点火装置の
全体構成を示す図、第２図はその動作を説明するための
波形図、第３図は上記第１の実施例の変形例を示す図、
第４図は本発明の第２の実施例による点火装置の構成を
示す図、第５図は本発明の第３及び第４の実施例による
点火装置を示す図、第６図は本発明の第５ないし第８の
実施例によるエンジンの点火装置を示す図、第７図は従
来のエンジンの点火装置を説明するための図、第８図は
従来の点火装置におけるスパークプラグの問題点を説明
するための図である。 図において、６，８４は付加抵抗、ｌＯはイグニッショ
ンコイル、１１は閉磁路型鉄芯、１２は１次コイル、１
３は２次コイル、１５は制御回路、１６は電流調整抵抗
、２０．２５〜２８，１２１゜１２２は点火プラグ、２
１．２５ｃ　〜２８ｃ、１２１ｅ、１２２ｅは中央電極
、２２は接地電極、２５ａ〜２８ａ、２５ｂ〜２８ｂ１
１２１ａ〜１２１ｄ、１２２ａ　〜１２２ｄは側部電極
、３０はイグニッションスイッチ、４０はバッテリ、５
０はスターター　６０は波形処理回路、６１は第１の直
列接続体、６１ａは第１の抵抗、６１ｂは第１のコイル
、６２は第２の直列接続体、６２ａは第１のコンデンサ
、６２ｂは第２の抵抗、６２ｃは第２のコイル、６３は
第２のコンデンサ、７０は昇圧回路、８１〜８３は第１
〜第３の波形処理回路、９１．９２はＬＣ回路、１００
は電圧制御回路、１０１．１０２はダイオード、１０５
は順次切換回路である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリンダー内にてアークを発生する点火プラグと
   、２次側に高電圧を発生しこれを上記点火プラグに印加
   するイグニッションコイルと、該イグニッションコイル
   をエンジン回転と同期して駆動制御する制御回路とを備
   えたエンジンの点火装置において、 上記２次側高電圧波形を、その立上りピークを抑え、該
   抑えた分のエネルギーを上記立上りピークに続く滑らか
   に減衰する波形平坦部分に移行させて、この波形平坦部
   分を長くした波形とする波形処理回路を備えたことを特
   徴とするエンジンの点火装置。
2. （２）請求項１記載のエンジンの点火装置において、 上記波形処理回路は、上記点火プラグに直列に接続した
   直列波形処理回路であることを特徴とするエンジンの点
   火装置。
3. （３）請求項１記載のエンジンの点火装置において、 上記波形処理回路は、上記点火プラグに直列に接続した
   直列波形処理回路と、該点火プラグに並列に接続した並
   列波形処理回路とからなることを特徴とするエンジンの
   点火装置。
4. （４）請求項２または３記載のエンジンの点火装置にお
   いて、 上記直列波形処理回路は、 上記２次側高電圧波形を遅延する容量素子と、その立ち
   上がりピークを抑えて該波形にアーク発生に合理的な垂
   下特性を持たせる誘導素子と、上記抵抗素子とを並列に
   接続してなるものであることを特徴とするエンジンの点
   火装置。
5. （５）請求項２または３記載のエンジンの点火装置にお
   いて、 上記並列波形処理回路は、 コイルとコンデンサを並列接続してなるＬＣ回路、抵抗
   とコンデンサを並列接続してなるＲＣ回路、あるいはコ
   イル、抵抗、コンデンサを並列接続してなるＬＲＣ回路
   であることを特徴とするエンジンの点火装置。
6. （６）請求項２または３記載のエンジンの点火装置にお
   いて、 上記直列波形処理回路は、 第１のコンデンサ及び第１の抵抗を直列に接続してなる
   直列接続体と、 それぞれ該直列接続体に並列に接続された第２の抵抗及
   び第２のコンデンサとからなるものであることを特徴と
   するエンジンの点火装置。
7. （７）請求項２または３記載のエンジンの点火装置にお
   いて、 上記直列波形処理回路は、 抵抗及びコイルを直列接続してなる第１の直列接続体と
   、 コンデンサ、抵抗及びコイルを直列接続してなり、上記
   第１の直列接続体と並列に接続された第２の直列接続体
   と、 上記第１の直列接続体と並列に接続されたコンデンサと
   から構成したものてあることを特徴とするエンジンの点
   火装置。
8. （８）請求項１記載のエンジンの点火装置において、 上記波形処理回路と点火プラグの中央電極との間に付加
   抵抗を挿入したことを特徴とするエンジンの点火装置。
9. （９）請求項８記載のエンジンの点火装置において、 上記付加抵抗は垂下特性を持たす抵抗と雑音防止用の抵
   抗を組み込んだものであることを特徴とするエンジンの
   点火装置。
10. （１０）シリンダー内にてアークを発生する点火プラグ
    と、２次側に高電圧を発生しこれを上記点火プラグに印
    加するイグニッションコイルと、該イグニッションコイ
    ルをエンジン回転と同期して駆動制御する制御回路とを
    備えたエンジンの点火装置において、 上記イグニッションコイルは、中央脚とその両側の側脚
    を有する完全閉磁路型鉄芯を用いており、該鉄芯の中央
    脚はその両側の側脚の約２倍の断面積を有するものであ
    ることを特徴とするエンジンの点火装置。
11. （１１）シリンダー内にてアークを発生する点火プラグ
    と、２次側に高電圧を発生しこれを上記点火プラグに印
    加するイグニッションコイルと、該イグニッションコイ
    ルをエンジン回転と同期して駆動制御する制御回路とを
    備えたエンジンの点火装置において、 上記点火プラグは、 上記イグニッションコイルの２次側高電圧が印加される
    中央電極と、車体側に接続された接地電極とを有してお
    り、 上記両電極は、それぞれの先端が上記点火プラグの取付
    位置でシリンダ内壁面に立てた法線と垂直な平面内に含
    まれるよう構成されていることを特徴とするエンジンの
    点火装置。
12. （１２）シリンダー内にアークを発生する点火プラグと
    、２次側に高電圧を発生しこれを上記点火プラグに印加
    するイグニッションコイルと、該イグニッションコイル
    をエンジン回転と同期して点火制御する制御回路とを備
    えた点火装置において、上記スパークプラグを、一直線
    上に等間隔に配置された、あるいは３角形の頂点に配置
    された３つの電極を有するものとし、 上記イグニッションコイルの２次コイルの両端にそれぞ
    れ第１、第２の波形処理回路を、該２次コイルの中点に
    第３の波形処理回路を接続し、該第３の波形処理回路の
    出力を上記点火プラグの中央の電極に、上記第１、第２
    の波形処理回路の出力をスパークプラグの両側部の電極
    に接続しており、 上記各波形処理回路は、 上記２次側高電圧波形を、その立上りピークを抑え、該
    抑えた分のエネルギーを上記立上りピークに続く滑らか
    に減衰する波形平坦部分に移行させてこの波形平坦部分
    を長くした波形とする回路構成となっていることを特徴
    とするエンジンの点火装置。
13. （１３）請求項１２記載のエンジンの点火装置において
    、 上記第３の波形処理回路の代わりに、コンデンサ及びコ
    イルを並列接続してなる第１、第２のＬＣ回路を設け、 該両ＬＣ回路の一端を上記イグニッションコイルの２次
    コイルの中点に接続し、 第１、第２のＬＣ回路の他端をそれぞれ上記第１、第２
    の波形処理回路の出力に接続し、 上記中央電極を接地したことを特徴とするエンジンの点
    火装置。
14. （１４）請求項１３記載のエンジンの点火装置において
    、 イグニッションコイルの２次側を２個の２次コイルを巻
    回し、各々の中点を共通とした構成とし、上記点火プラ
    グを、中央電極とその周囲に等間隔に配置した４つの側
    部電極とを有する構造とし、上記２次コイルの中点を上
    記中央電極に接続し、各２次コイルの両端を上記４つの
    電極に、隣合う電極ではその極性が異なるよう接続した
    ことを特徴とするエンジンの点火装置。
15. （１５）請求項１２ないし１４のいずれかに記載のエン
    ジンの点火装置において、 上記点火プラグは、 低電位側の電極の、高電位側に対向する部分が鋭利に尖
    った形状をしていることを特徴とするエンジンの点火装
    置。
16. （１６）請求項１２ないし１５のいずれかに記載のエン
    ジンの点火装置において、 上記制御回路を、 高電圧をその極性を所定のタイミングで反転させて上記
    イグニッションコイルの２次側に発生させるよう構成し
    、 該イグニッションコイルの２次側に並列に２つの点火プ
    ラグを接続し、 順逆切換回路により各点火プラグがそれぞれ所定極性の
    高電圧によりスパークするようにしたことを特徴とする
    エンジンの点火装置。