JPH0435721Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案はサイリスタ等、ゲート制御型整流素子
を有し、変圧器二次巻線に接続した放電間隙間に
複数火花を得るインバータ式点火装置の改良に関
する。

〈従来の技術〉 従来の複数火花を得るインバータ式点火装置と
しては、例えば特公昭59−9804号公報で代表され
るものがある。

この従来例ではまず、第一のキヤパシタと変圧
器の一次巻線を有する振動回路に対し、リアクト
ルとサイリスタの直列回路を介して交流電源を接
続している。

そしてこの交流電源の正の各半サイクルの当
初、上記のサイリスタを最初にターンオンさせる
ため、この従来例は起動回路を有し、交流電源の
正の各半サイクルの当初から当該起動回路内に設
けられているキヤパシタを充電し始め、この充電
電荷が所定の値にまで増加したときにトリガダイ
オードをブレークダウンさせてゲートパルスを発
生させ、このゲートパルスでサイリスタをターン
オンさせるように図つている。

しかるに、サイリスタがいつたんターンオンす
ると、上記の振動回路電流は振動的となり、した
がつてターンオンしたサイリスタ両端の極性が反
転して再びターンオフするタイミングがある。

これを再度ターンオンさせ、以降、交流電源の
正の各半サイクル中においてターンオフとターン
オンを繰返す自励発振をさせるため、上記のよう
にサイリスタがターンオフした後、上記変圧器の
帰還巻線に得られる出力によつて第二のキヤパシ
タを充電し、かつ、さらにその後の上記振動回路
の動作により、上記変圧器の帰還巻線に得られる
出力が再びその極性において反転した際、上記第
二のキヤパシタに上記充電されていた電荷を押し
出すように放電してゲートパルスを生成し、これ
によつて上記サイリスタを再トリガするようにし
ている。

またこれと平行して、上記のように変圧器の帰
還巻線に得られる出力が再びその極性において反
転した際、この出力をバイポーラスイツチングト
ランジスタのベースにも与えて当該トランジスタ
を動作させ、上記起動回路の動作は強制停止する
ようにもしている。

これは起動回路の動作を交流電源の正の各半サ
イクル当初のただ一回に限り、それ以降の自励発
振モード下ではサイリスタを誤トリガすることの
ないよう、休止状態を維持させるためである。

いずれにしろこのようにして、この従来のイン
バータ式点火装置は、サイリスタのアノードに正
の極性の電源半波が与えられている期間中、変圧
器（点火トランス）の二次巻線側に振動する放電
エネルギを得、放電間隙間に複数火花を得るよう
にしている。

〈考案が解決しようとする問題点〉 上記従来例のインバータ式点火装置も、その原
理構成上はかなり優れたものである。

しかし実際上、サイリスタを再度ターンオンさ
せるためのゲートパルスの生成およびその最適化
についてまで配慮するものではなく、ために時と
してサイリスタに転流ミスを生ずる場合もあつ
た。

特にこれは第二のキヤパシタへの充電電荷量が
大過ぎたり、あるいはまた既述した所において第
二のキヤパシタの充電電荷を押し出すように放電
する際にその押し出し側のエネルギが大きくなり
過ぎる等の原因による場合が多かつた。

本考案はこうした点にかんがみてなされたもの
で、サイリスタ等、ゲート制御型整流素子を再ト
リガするゲートパルス信号を最適化することによ
り、転流ミス等もなく、高い周波数領域まで安定
動作の可能なインバータ式点火装置を提供せんと
するものである。

〈問題点を解決するための手段〉 本考案は上記目的を達成するため、次のような
構成によるインバータ式点火装置を提供する。

第一のキヤパシタ６と変圧器７の一次巻線Ｐを
有する振動回路６，Ｐに対し、リアクトル４とゲ
ート制御型整流素子５の直列回路を介して交流電
源または直流電源を接続する一方、該電源の正負
いずれか一方の半周期の立ち上がりまたは電源投
入の当初、内蔵のキヤパシタ２０への充電電荷が
所定の値にまで増加したときに上記ゲート制御型
整流素子５を最初にターンオンさせる起動トリガ
回路１９，２０，２１を設け、該起動トリガ回路
１９，２０，２１により起動させられた上記ゲー
ト制御型整流素子５は上記振動回路６，Ｐの動作
によりいつたんターンオフした後、上記変圧器７
の帰還巻線Soに得られる出力によつて第二のキ
ヤパシタ１０を充電し、かつその後の上記振動回
路６，Ｐの動作により、上記変圧器７の帰還巻線
Soに得られる出力がさらに極性において反転し
た後、該出力をバイポーラスイツチングトランジ
スタ１４のベースに与えてこれを動作させ、上記
起動回路１９，２０，２１の動作を強制停止させ
る一方、上記第二のキヤパシタ１０に上記充電さ
れていた電荷を押し出すように放電してゲートパ
ルスを生成し、該ゲートパルスにより上記ゲート
制御型整流素子５を再びトリガする動作を繰り返
して自励発振を生起させ、上記変圧器７の二次巻
線Ｓ側の放電間隙８間に複数火花を得るインバー
タ式点火装置において； 上記第二のキヤパシタ１０に並列に、該第二の
キヤパシタ１０に充電される充電電荷を制限する
ツエナダイオード１１を含む電荷制限回路を設け
る一方； 上記第二のキヤパシタ１０に上記充電されてい
た電荷が上記押し出すように放電される際、当該
第二のキヤパシタにおいて正側となる端子を上記
バイポーラスイツチングトランジスタ１４のベー
スに直接に、またはダイオード１３を介して接続
したことを特徴とするインバータ式点火装置。

なお、上記における添え符号は、限定的ではな
いが理解の便宜のため、後述の本考案実施例にお
ける対応構成子を表すものである。

〈作用および効果〉 本考案においては上記のように、まず第二のキ
ヤパシタに並列に、その充電電荷を所定の電圧値
に制限するツエナダイオードを含む電荷制限回路
を接続してあるため、むだな過充電を防ぎ、した
がつて無効な、ないしむだなゲートパルスを早く
消失させることができる。

さらにまた本考案においては、第二のキヤパシ
タの充電電荷が押し出すように放電されてゲート
パルスを形成する際、当該第二のキヤパシタにお
いて正側となる端子、すなわち押し出す側の電荷
が供給される方の端子を上記バイポーラスイツチ
ングトランジスタのベースに直接に、またはダイ
オードを介して接続してあるため、この押し出す
側の電荷もその余分は当該バイポーラスイツチン
グトランジスタのベース−エミツタ間低抵抗通路
を介してバイパスされ、したがつて不必要な程に
多くの電荷をゲートパスルとして放出するのを防
ぐ働きがある。

これはまた、従来においては起動回路の動作を
最初の一回に限定するためにのみ用いられていた
バイポーラスイツチングトランジスタを合理的に
流用し、その本来の機能に対し、新たに余剰電荷
量の放電機能をも営ませたことになり、部品利用
効率を高めたことにもなる。

こうしたメカニズムにより、本考案のインバー
タ式点火装置は従来例に比し、ゲートパルスの最
適化能力に優れ、ゲート制御型整流素子の転流ミ
スを防ぐ確率も高く、より一層の高速動作、すな
わちより高い周波領域での動作をも可能とするも
のである。

またこれに付帯する効果をも列記すれば次のよ
うになる。

ゲート制御型整流素子のターンオフ、ターン
オンがスムースに行なわれるため素子の発熱が
少なく、安定した動作が得られる。

スイツチング動作の信頼性が高いため、電源
利用効率を向上することができ、高出力エネル
ギが得られる。

動作が安定しているがため耐サージ対策も立
て易く、したがつてノイズに強い装置とするこ
とができる。

回路構成自体が簡単なため、コストメリツト
も高い。

〈実施例〉 第１図は本考案インバータ式点火装置の望まし
い第一の実施例を示している。

交流電源１からの入力はチヨークコイル２、キ
ヤパシタ３から成るフイルタ回路に接続してお
り、このフイルタ出力はリアクトル４とゲート制
御型整流素子として選ばれたサイリスタ５の直列
回路を介し変圧器ないし点火トランス７の一次巻
線Ｐに接続され、当該点火トランス７の一次巻線
Ｐはキヤパシタ６により短絡されて振動回路が構
成されている。

点火トランス７の二次巻線Ｓには負荷として放
電電極８が接続され、また帰還巻線Soの一端は
抵抗９と直列にされた第二のキヤパシタ１０を介
してサイリスタ５のゲートに、また他端はサイリ
スタ５のカソードに接続されている。

さらにキヤパシタ１０とサイリスタのゲートの
接続点と帰還巻線Soの間には、抵抗１６、ダイ
オード１７、キヤパシタ１８が並列に配されてい
る。

また第二のキヤパシタ１０に対しては、本考案
により構成される電荷制限回路の一例として、こ
の実施例の場合、互いに逆方向接続されたツエナ
ダイオード１１とダイオード１２の逆直列回路が
並列に抱かされており、図示の極性関係において
はツエナダイオード１１のカソードがサイリスタ
５のゲートに接続されている。

交流電源の正の各半サイクルの当初においてい
つたんサイリスタ５をトリガするため、起動回路
として抵抗１９、キヤパシタ２０、トリガダイオ
ード２１が設けられており、抵抗１９とキヤパシ
タ２０は直列になつて交流電源１の一端と点火ト
ランス一次巻線Ｐの一端の間に挿入され、一方、
トリガダイオード２１は抵抗１９とキヤパシタ２
０の接続点とサイリスタ５のゲートとの間に挿入
されている。

さらに起動後、その半周期中においては最早起
動回路の動作を休止状態に維持するため、強制停
止回路としてバイポーラスイツチングトランジス
タ１４が設けられ、これはそのコレクタ−エミツ
タ線路がキヤパシタ２０に並列に入るようになつ
ており、ベースには抵抗９を介して帰還巻線So
の出力が与えられている。

だた特徴的なことに、本考案の思想に従い、こ
の第一の実施例においては第二のキヤパシタ１０
の抵抗９側の端子が直接に当該スイツチングトラ
ンジスタ１４のベースに接続されている。

なお、図中、点火トランス７の一次巻線Ｐは二
次巻線Ｓ、帰還巻線Soに対しそれぞれリーケー
ジパスを介して結合しているが、それぞれの巻線
間にこうしたリーケージパスを形成しても良い
し、逆にリーケージパス結合をやめても良い。ま
た抵抗１５はトランジスタ１４のベース分流用で
ある。

このような構成による第１図示のインバータ式
点火装置は次のように動作する。

サイリスタ５は片方向スイツチング素子なの
で、アノード側が正となる電源位相の半波につい
てのみスイツチングすることができ、逆位相とな
る半波では動作を休止する。

交流電源１の正の各半サイクルごとにその当
初、電源電圧が正方向に上昇して行くと、まず抵
抗１９を介してキヤパシタ２０への充電が始ま
り、その両端電位がやがてトリガダイオード２１
のしきい値を越えるとこれがブレークダウンし、
サイリスタ５のゲートにゲートパルスが与えられ
る。

これによりサイリスタ５がトリガされてターン
オンすると、リアクトル４を介し第一のキヤパシ
タ６に充電が始まる。

その後、点火トランス７の一次巻線Ｐへの分流
が始まり、この第一のキヤパシタ６と当該一次巻
線Ｐとで構成される振動回路内で振動電流が生起
する。

このため、サイリスタ５のアノード、カソード
間電圧が極性において逆転するタイミングが生
じ、サイリスタ５がターンオフする。リアクトル
４にはこのとき逆起電力を発生し、サイリスタ５
のターンオフを助ける働きがある。

このようになると、点火トランス７の一次巻線
Ｐと帰還巻線Soとの間に同位相の電圧が誘起し、
ダイオード１７、第二のキヤパシタ１０、抵抗９
より成る閉回路に電流が流れ、ツエナダイオード
１１とダイオード１２の逆直列回路より成る電荷
制限回路で設定される電圧にまで、第二のキヤパ
シタ１０が充電する。

上記の誘起電圧の位相が逆転すると、第二のキ
ヤパシタ１０に蓄積されていた電荷は抵抗９の側
が正となることにより押し出され、ゲートパルス
としてサイリスタ５のゲートに印加される結果、
当該サイリスタ５が再びターンオンする。

また、実際には若干の時間ずれがあるがこれと
ほぼ並行的に、当該帰還巻線Soの出力によりバ
イポーラスイツチングトランジスタ１４が導通
し、そのベース−エミツタ間線路を低抵抗化する
ため、キヤパシタ２０が実質的に短絡ないしほぼ
短絡されて、最早トリガダイオード２１はブレー
クダウンできない状態に維持されると共に、第二
のキヤパシタ１０の抵抗９側の端子がこの実施例
においては直接に当該トランジスタ１４のベース
に接続されているため、上記ゲートパルス生成の
ための押し出し電荷量も必要以上はこのトランジ
スタのベース−エミツタ間線路に放電され、無効
な電荷の注入が防がれるようになる。

さらに既述のように電荷制限回路が設けられて
いるため、不必要な程に多量の電荷は第二のキヤ
パシタ１０内にそもそも蓄積されないようになつ
ている。

なお、電荷制限回路として単にツエナダイオー
ド１１のみならず、図示実施例のようにダイオー
ド１２との逆直列回路を採用することは有効であ
り、極めて望ましい。何とならばこのダイオード
１２は、上記第二のキヤパシタ１０の蓄積電荷押
し出しに際し、この押し出し電荷を当該電荷に関
しては順方向となるツエナダイオード１１を介し
てサイリスタ５の側に不測にも送り出すことがな
いようなストツパとして働くからである。

以上のようなメカニズムにより交流電源の各正の
半サイクル中においてサイリスタ５のターンオ
フ、ターンオン動作が繰り返され、結果として本
インバータ式点火装置は自励発振し、二次巻線Ｓ
には極めて正弦波に近い振動出力波形が得られ、
もつて放電間隙８に安定で高エネルギな複数火花
を得ることができる。

第４図はトランジスタ１４の動作およびツエナ
ダイオード１１を含む電荷制限路により最適化が
行なわれたときの波形例を示しており、図中、
V_Gはゲート電圧、I_Aはアノード電流である。極
めて安定な動作を約束する波形であり、本考案の
効果が現実化したものとなつている。

第２図は本考案の第二の実施例を示している。
第１図示実施例と異なる所についてのみ説明し、
他は同一の符号を付して示したように、構成およ
び動作において同様であるので、重ねての説明は
省略する。

この実施例においては第１図示実施例中のトラ
ンジスタ１４のベース分流抵抗１５も省略され、
一段と構成が簡素化されている。しかしその動作
は既述した第一実施例における同様の動作を期待
することができる。

また、交流電源１はダイオードブリツジ２２に
より両波整流されているため、第１図示の半波駆
動型に比し電源利用効率が向上し、出力エネルギ
もほぼ二倍になつている。

しかしこのようにすると、実質上、サイリスタ
５の休止期間がなくなるので、不測の事態により
サイリスタ５が短絡すると自己消弧によるリカバ
リが期待できないため、安全上の問題が生ずるこ
ともある。そこで例えば、低抵抗２３等の過電流
スイツチとかフユーズ等をサイリスタ回路に直列
に挿入し、こうした発熱に起因する事故を未然に
防げるようにして置くことが望ましい。

第３図は本考案のさらに他の実施例を示してい
る。同様に既述の第一、第二実施例と異なる部分
についてのみ説明すると、バイポーラスイツチン
グトランジスタ１４に対しては逆サージ保護用の
ダイオード２４が挿入され、またキヤパシタ１０
に充電されていた電荷が押し出すように放電され
る際、当該第二のキヤパシタにおいて正側となる
端子はバイポーラスイツチングトランジスタ１４
のベースに対し直接にではなくダイオード１３を
介して接続されている。しかしもちろん、このダ
イオード１３は短絡可能である。

さらに、起動回路の入力にある抵抗１９は、こ
の第三の実施例においてはチヨークコイル２とキ
ヤパシタ３の接続点に接続され、当該チヨークコ
イル２の効果により、サージの内部侵入を防ぐか
低減するべく図つている。同様の目的により、抵
抗２５等のサージ吸収手段をフイルタ回路のキヤ
パシタ３に並列に設け、ダンピング効果を期待
し、漏洩容量等による異常電圧の発生を抑止する
ようにしている。

もちろん、上記三つの実施例は適当に組合せて
用いることができる。

なお、各実施例におけるキヤパシタ１８はノイ
ズによるサイルスタ５の誤動作防止用であるが、
不要ならば除去可能であるし、起動回路中のスイ
ツチング素子としても図示のトリガダイオオード
２１に代え、例えばネオン管やサイダツク等、他
の負性抵抗素子とか定電圧素子等をも用いること
が可能である。

ゲート制御型整流素子５としても、図示実施例に
おけるサイリスタに限らず、他のゲート 制御型
スイツチング素子を使用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図はそれぞれ本考案によ
り構成されたインバータ式点火装置の各実施例の
概略構成図、第４図は本考案により構成されたイ
ンバータ式点火装置におけるサイリスタ動作波形
例の説明図、である。 図中、１は交流電源、２はチヨークコイル、３
はキヤパシタ、４はリアクトル、５はゲート制御
型整流素子、６は振動回路形成用キヤパシタ、７
は変圧器ないし点火トランス、８は放電間隙、１
０は第二のキヤパシタ、１１はツエナダイオー
ド、１２，１３，１７，２４はダイオード、１４
はバイポーラスイツチングトランジスタ、１９は
抵抗、２０はキヤパシタ、２１はトリガダイオー
ド、である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 第一のキヤパシタ６と変圧器７の一次巻線Ｐを
   有する振動回路６，Ｐに対し、リアクトル４とゲ
   ート制御型整流素子５の直列回路を介して交流電
   源または直流電源を接続する一方、該電源の正負
   いずれか一方の半周期の立ち上がりまたは電源投
   入の当初、内蔵のキヤパシタ２０への充電電荷が
   所定の値にまで増加したときに上記ゲート制御型
   整流素子５を最初にターンオンさせる起動トリガ
   回路１９，２０，２１を設け、該起動トリガ回路
   １９，２０，２１により起動させられた上記ゲー
   ト制御型整流素子５が上記振動回路６，Ｐの動作
   によりいつたんターンオフした後、上記変圧器７
   の帰還巻線Soに得られる出力によつて第二のキ
   ヤパシタ１０を充電し、かつその後の上記振動回
   路６，Ｐの動作により、上記変圧器７の帰還巻線
   Soに得られる出力がさらに極性において反転し
   た後、該出力をバイポーラスイツチングトランジ
   スタ１４のベースに与えてこれを動作させ、上記
   起動回路１９，２０，２１の動作を強制停止させ
   る一方、上記第二のキヤパシタ１０に上記充電さ
   れていた電荷を押し出すように放電してゲートパ
   ルスを生成し、該ゲートパルスにより上記ゲート
   制御型整流素子５を再びトリガする動作を繰り返
   して自励発振を生起させ、上記変圧器７の二次巻
   線Ｓ側の放電間隙８間に複数火花を得るインバー
   タ式点火装置において； 上記第二のキヤパシタ１０に並列に、該第二の
   キヤパシタ１０に充電される充電電荷を制限する
   ツエナダイオード１１を含む電荷制限回路を設け
   る一方； 上記第二のキヤパシタ１０に上記充電されてい
   た電荷が上記押し出すように放電される際、当該
   第二のキヤパシタにおいて正側となる端子を上記
   バイポーラスイツチングトランジスタ１４のベー
   スに直接に、またはダイオード１３を介して接続
   したことを特徴とするインバータ式点火装置。