JPH0565862A - 内燃機関用点火装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ 点火用の大きな容量エネルギと大きな誘導エ
ネルギとを有し、空燃比の大きな稀薄燃料を安定的に点
火することが可能な内燃機関用点火装置を提供すること
を目的とする。 ［構成］ コンデンサ放電式点火装置とトランジスタ遮
断式点火装置とを組合わせ、コンデンサ８の充電電荷が
放電される放電点火用１次コイル４とトランジスタ６に
よって電流が遮断される制御点火用１次コイル３とを共
通のコア１に巻装し、これらに共通に２次コイル５を設
けるようにし、この２次コイル５が発生する高電圧によ
って点火プラグ２３に火花を発生させるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関用点火装置に係
り、とくに点火コイルの１次コイルの電流を変化させる
ことにより、同２次コイルに高電圧を誘起し、この高電
圧によって点火プラグに火花を発生して点火を行なうよ
うにした点火装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】バッテリを備えない小型エンジンに用い
られている点火装置には、コンデンサ放電式点火装置
と、トランジスタ制御式点火装置とがある。

【０００３】コンデンサ放電式点火装置は、エキサイタ
コイルの出力によって放電用コンデンサを充電するとと
もに、所定のタイミングでサイリスタを導通させ、この
サイリスタを通して放電用コンデンサの電荷を急激に点
火コイルの１次コイルに供給し、同２次コイルに高電圧
を発生させてプラグに火花を発生するようにしたもので
ある。

【０００４】これに対してトランジスタ制御式点火装置
は、点火装置の１次コイルを発電コイルと兼用するよう
にし、しかもこの１次コイルの両端にトランジスタのコ
レクタとエミッタとを接続するようにし、所定のタイミ
ングでトランジスタを遮断して点火コイルの１次コイル
に流れる電流を急激に断ち、このときの磁束の変化を利
用して２次コイルに高電圧を誘起させ、点火プラグに火
花を発生させるようにしたものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】点火プラグによって生
ずる火花は、燃焼の火炎核を作る容量火花（容量エネル
ギ）と、燃焼を助ける誘導火花（誘導エネルギ）とによ
って構成されている。従来から用いられているコンデン
サ放電式点火装置は、容量エネルギが大きいものの、誘
導エネルギが小さいという特徴を有している。これに対
してトランジスタ制御式点火装置は、逆に容量エネルギ
が小さく、誘導エネルギが大きい性質をもっている。

【０００６】エンジンが容易に起動するとともに、快適
な運転を維持するためには、容量エネルギも誘導エネル
ギも大きいことが必要である。しかし上記２種類の点火
装置はそれぞれ一長一短があり、目的や用途によって使
い分けられているのが現状である。

【０００７】一方でガソリンエンジンの排気ガスの改善
のために、エンジンの空燃比を大きくして稀薄燃焼を採
用する傾向にある。空燃比が大きい稀薄燃料をエンジン
に供給すると、エンジンの着火性が悪化する。従って点
火火花のエネルギを増してやる必要がある。この場合に
は、容量エネルギと誘導エネルギの両方を増大させる必
要がある。しかるに上述の如く、従来の２種類の点火装
置はそれぞれ種類の異なる一方のエネルギが小さくなっ
ている。またエネルギの放出パターンにおいても、欠点
を有しており、容量エネルギと誘導エネルギの配分に問
題があった。

【０００８】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、とくに空燃比の大きい稀薄燃焼を行な
うための点火を確実に行ない得るようにした内燃機関用
点火装置を提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、コンデン
サ放電式点火回路と、電流遮断制御式点火回路とを具備
し、前記コンデンサ放電式点火回路は、発電出力を生ず
るエキサイタコイルと、前記発電コイルによって充電さ
れる放電用コンデンサと、該放電用コンデンサの電荷が
供給される放電点火用１次コイルとを備え、これに対し
て前記電流遮断制御式点火回路は、発電出力を発生する
制御点火用１次コイルと、該制御点火用１次コイルに流
れる電流の遮断を制御するスイッチング素子とを備え、
前記放電点火用１次コイルと前記制御点火用１次コイル
とを共通の２次コイルと磁気的に結合するとともに、前
記共通の２次コイルに点火プラグを接続するようにした
ものである。

【００１０】第２の発明は、前記放電用コンデンサと前
記放電点火用１次コイルとの間に半導体開閉素子を接続
し、しかも前記半導体開閉素子を前記スイッチング素子
の制御電極と接続し、前記半導体開閉素子が閉成される
と前記スイッチング素子が遮断されるようにしたもので
ある。。

【００１１】第３の発明は、前記制御点火用１次コイル
を前記半導体開閉素子の制御電極に接続するとともに、
該制御電極にタイミング調整用コンデンサを接続し、し
かも前記エキサイタコイルを前記半導体開閉素子の制御
電極と接続するようにし、回転数が低い場合には前記制
御点火用１次コイルの出力によって前記タイミング調整
用コンデンサを介して前記半導体開閉素子を閉成すると
ともに、回転数が上昇したら前記エキサイタコイルの出
力によって前記半導体開閉素子を閉成するようにしたも
のである。

【００１２】第４の発明は、前記エキサイタコイルと、
前記放電点火用１次コイルと、前記制御点火用１次コイ
ルと、前記２次コイルとを共通のコアに巻装してマグネ
ットを備えるロータの外周部に固定配置するようにした
ものである。

【００１３】

【作用】第１の発明によれば、放電点火用１次コイルと
制御点火用１次コイルの電流の変化に対応した電圧が共
通の２次コイルに発生するようになり、コンデンサ放電
式点火装置の点火エネルギと電流遮断制御式点火装置の
点火エネルギが重畳したエネルギによって点火プラグに
火花が飛ぶようになる。

【００１４】第２の発明によれば、所定のタイミングで
半導体開閉素子が閉成され、放電用コンデンサの出力が
急激に放電点火用１次コイルに供給される。しかも半導
体開閉素子の閉成に同期してスイッチング素子が遮断さ
れて制御点火用１次コイルの電流が急激に遮断されるこ
とになる。従って２つの１次コイルに流れる電流の変化
が互いにほぼ同期した状態で発生することになる。

【００１５】第３の発明によれば、回転数が低い場合に
は、制御点火用１次コイルの出力によってまずタイミン
グ調整用コンデンサが充電されるとともに、このコンデ
ンサの充電電圧が所定の値を超えた段階で半導体開閉素
子が閉成されるようになり、このときに点火動作が行な
われる。回転数が上昇すると、エキサイタコイルの出力
によって半導体開閉素子が閉成されるようになり、タイ
ミング調整用コンデンサの充電時間だけ進角することに
なる。

【００１６】第４の発明によれば、共通のコアに、エキ
サイタコイルと、放電点火用１次コイルと、制御点火用
１次コイルと、共通の２次コイルとがともに巻装される
ようになり、これによって２種類の点火エネルギを重畳
して点火動作を行なう点火装置が共通のコアの上に組込
まれることになる。

【００１７】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係る点火装置の回
路構成を示している。また図２はコア１に巻装されてい
るコイルの構成を示している。コア１にはエキサイタコ
イル２と制御点火用１次コイル３と放電点火用１次コイ
ル４と、共通の２次コイル５とが巻装されている。なお
これら４種類のコイル２〜５は図１に示すように接続さ
れている。

【００１８】制御点火用１次コイル３の両端はトランジ
スタ６のコレクタとエミッタとにそれぞれ接続されてい
る。なおコイル３とトランジスタ６のコレクタとの間に
はダイオード１６が接続されている。これに対してエキ
サイタコイル２はダイオード１０を介して放電用コンデ
ンサ８に接続されている。そしてこの放電用コンデンサ
８の電荷を１次コイル４に放電するためにサイリスタ７
が設けられている。このサイリスタ７のゲートは抵抗１
９、１７、およびダイオード１６の直列回路を介して制
御点火用１次コイル３のプラス側の端子と接続されてい
る。さらにサイリスタ７のゲートには、コンデンサ９と
抵抗１８、１９の直列回路が接続されており、この直列
回路を介してサイリスタ７のゲートは制御点火用１次コ
イル３のマイナス側の端子に接続されるようになってい
る。

【００１９】またこの回路はさらにダイード１１〜１５
を備え、図１のようにそれぞれ接続されている。さらに
この回路は抵抗２０〜２２を備え、図１に示すようにそ
れぞれ所定の位置に接続されている。また点火コイルの
２次コイル５にはスパークプラグ２３が接続されてい
る。

【００２０】上記エキサイタコイル２、制御点火用１次
コイル３、放電点火用１次コイル４、２次コイル５は図
２に示すようにボビン２５に巻装されている。そしてこ
のボビン２５がコア１の一方の脚部に挿通されて取付け
られている。そしてコア１はロータ２６の外周面に臨む
ように固定配置されている。ロータ２５はマグネット２
７を備えるとともに、このマグネット２７の両端の磁極
の部分にはポールピース２８が設けられており、これら
のポールピース２８がロータ２６の外周面に臨んでい
る。

【００２１】以上のような構成において、ロータ２６が
回転すると、このロータ２６に設けられているマグネッ
ト２７およびポールピース２８によって、コア１内を磁
束が通過する。このときの磁束の変化によって、エキサ
イタコイル２および制御点火用１次コイル３には図３に
示すような発電出力をそれぞれ生ずる。すなわち２種の
コイル２、３はほぼ同期して互いに逆極性の出力を発生
するようになっている。

【００２２】エキサイタコイル２の正側の第２波の出力
Ｂによって、エキサイタコイル２、ダイオード１０、コ
ンデンサ８、ダイオード１１、エキサイタコイル２の順
に電流が流れ、コンデンサ８が充電される。なおこのと
きに制御点火用１次コイル３および放電点火用１次コイ
ル４に生ずる発電出力は、それぞれダイオード１６およ
び充電されたコンデンサ８によって阻止される。

【００２３】ロータ２６の回転によって、エキサイタコ
イル２および制御点火用１次コイル３に生ずる出力が図
３の負側および正側の出力Ｃに変化する。エンジンの回
転数が低い場合には、エキサイタコイル２の出力は、エ
キサイタコイル２、抵抗２１、サイリスタ７のゲート、
同カソード、ダイオード１２、エキサイタコイル２の順
に流れる。また一部の電流はサイリスタ７のゲート、同
カソードを通らず、抵抗２０を通ってエキサイタコイル
２に戻る。このときの電流の値は小さいために、サイリ
スタ７は導通しない。

【００２４】またこのときに正側の出力Ｃが制御点火用
１次コイル３に生ずるために、１次コイル３、ダイオー
ド１６、トランジスタ６のコレクタ、同エミッタ、１次
コイル３の順に電流が流れる。さらにダイオード１６を
流れる電流の一部が抵抗２２、ダイオード１４、１５、
トランジスタ６のベース、同エミッタに分流する。さら
にダイオード１６を通る電流の一部は抵抗１７、１９、
サイリスタ７のゲート、同カソードの順に流れ、１次コ
イル３に戻る。

【００２５】そして抵抗１９に対して並列になっている
抵抗１８とコンデンサ９との直列回路にも一部の電流が
分流して１次コイル３に戻るようになる。すなわち制御
点火用１次コイル３がプラス側の出力Ｃを生ずると、こ
れによってタイミング調整用コンデンサ９が充電され
る。

【００２６】コンデンサ９の充電が完了すると、抵抗１
８とコンデンサ９との直列回路に流れる電流が減少し、
これによって抵抗１９を通してサイリスタ７のゲートに
流入する電流が増大する。従って図３においてｔ₁ のタ
イミングでサイリスタ７が導通する。

【００２７】サイリスタ７が導通すると、放電用コンデ
ンサ８に充電されていた電荷が、コンデンサ８、サイリ
スタ７のアノード、同カソード、放電点火用１次コイル
４、放電用コンデンサ８の順に流れ、これによってコン
デンサ８の放電が行なわれる。そして放電点火用１次コ
イル４に流れる電流の変化によって、２次コイル５に高
電圧を誘起し、点火プラグ２３が図４に示すような火花
を発生する。

【００２８】上記サイリスタ７が導通すると、このサイ
リスタ７のアノードとダイオード１３、１４、１５を介
してベースが接続されているトランジスタ６が遮断され
る。従って今まで制御点火用１次コイル３に流れていた
電流が急激に遮断されるために、これによって２次コイ
ル５に高電圧が誘起され、図４に示すように点火プラグ
２３に火花を生ずる。すなわち２次コイル５は放電点火
用１次コイル４の電流の変化と制御点火用１次コイル３
の電流の変化とが重畳された量に相応する高電圧を誘起
し、これによって点火プラグ２３が図４に示すような火
花を発生する。

【００２９】エンジンの回転数が上昇してくると、図３
に示す出力波形も増大する。従って上記の低速時とは異
なり、エキサイタコイル２の出力によって、エキサイタ
コイル２、抵抗２１、サイリスタ７のゲート、同カソー
ド、ダイオード１２、エキサイタコイル２の順に電流が
流れ、サイリスタ７が導通する。

【００３０】このサイリスタ７の導通に伴って、充放電
用コンデンサ８の電荷がサイリスタ７を通して放電点火
用１次コイル４に供給されるとともに、サイリスタ７の
導通に伴ってトランジスタ６が遮断され、制御点火用１
次コイル３の電流が急激に遮断される。従って放電点火
用１次コイル４と制御点火用１次コイル３のエネルギが
重畳されて２次コイル５に供給され、点火プラグ２３に
火花を生ずる。このときの点火時期は、図３におけるｔ
₂ である。すなわち回転数の上昇とともに、ｔ₁ からｔ
₂ に進角するようになる。

【００３１】なおエキサイタコイル２および制御点火用
１次コイル３に生ずる負側および正側の第１波の出力Ａ
は、第３波の出力Ｃと同様の動作を行なう。ところがこ
のときにはまだ放電用コンデンサ８には電荷が充電され
ていないために、放電点火用１次コイル４がエネルギを
発生せず、制御点火用１次コイル３のみが火花のエネル
ギを供給することになる。しかしこのときの火花電圧は
非常に低くなっている。すなわちコンデンサ８のエネル
ギがなく、制御点火用１次コイル３によって得られるエ
ネルギのみであるために、低い値になっている。従って
点火プラグ２３には火花が発生しない。僅かな火花がプ
ラグ２３に発生したとしても、このときにはエンジンが
まだ圧縮工程に入っておらず、従って着火は行なわれな
い。

【００３２】本実施例の点火装置は、コンデンサ８が急
激に放電する電荷によるエネルギと、制御点火用１次コ
イル３のトランジスタ６の遮断によるエネルギとを重畳
して火花を発生させるようにしている。従ってとくにコ
ンデンサ８によって放電点火用１次コイル４が発生する
点火エネルギにより、燃焼の火炎核を構成する容量エネ
ルギを発生することが可能になる。また制御点火用１次
コイル３のトランジスタ６による遮断によって生ずる誘
導エネルギで燃焼を助けることができる。従って非常に
着火燃焼が良好な火花をプラグ２３によって発生させる
ことができる。

【００３３】また点火時期を回転数の上昇とともに図５
に示すように進角させることが可能になる。従って排ガ
ス改善のために空燃比の大きな稀薄燃料を供給しても、
着火遅れをカバーすることができる。すなわち稀薄燃料
の場合には着火する時間が遅れるために、その分進角さ
せて早く着火させることが可能になる。これによってク
リーンな燃焼が達成され、排ガス対策が容易になる利点
をもたらす。

【００３４】

【発明の効果】第１の発明によれば、放電点火用１次コ
イルと制御点火用１次コイルとを共通の２次コイルと磁
気的に結合し、この２次コイルに点火プラグを接続する
ようにしたものである。従ってコンデンサの放電に伴う
放電点火用１次コイルのエネルギとスイッチング素子の
遮断による制御点火用１次コイルのエネルギとを重畳さ
せて共通の２次コイルに高電圧を誘起させることが可能
になり、容量エネルギと誘導エネルギがともに大きな点
火装置を提供することが可能になる。

【００３５】第２の発明によれば、半導体開閉素子が閉
成されると、放電用コンデンサの電荷が放電点火用１次
コイルに供給されるとともに、これに同期してスイッチ
イング素子が制御点火用１次コイルを遮断するようにな
り、２種類の点火動作が互いに同期して行なわれること
になり、２つの点火動作を時間的に正しく整合させるこ
とが可能になる。

【００３６】第３の発明によれば、エンジンの回転数が
低い場合には、タイミング調整用コンデンサの充電によ
って点火時期を遅らせるとともに、エンジンの回転数が
上昇したならば、エキサイタコイルの出力によって直接
点火動作が行なわれるようになり、これによってエンジ
ンの回転数に応じて点火時期が進角するようになる。

【００３７】第４の発明によれば、エキサイタコイルと
放電点火用１次コイルと制御点火用１次コイルと２次コ
イルとが共通のコアに巻装されるようになっているため
に、４種類のコイルを備える点火装置をコンパクトに構
成することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の内燃機関用点火装置の回路図であ
る。

【図２】コイルを巻装したコアの正面図である。

【図３】エキサイタコイルおよび制御点火用１次コイル
の発電出力波形を示すグラフである。

【図４】点火用のエネルギの変化を示すグラフである。

【図５】エンジンの回転数に対する点火時期の変化を示
すグラフである。

【符号の説明】

１ コア ２ エキサイタコイル ３ 制御点火用１次コイル ４ 放電点火用１次コイル ５ ２次コイル ６ トランジスタ ７ サイリスタ ８ 放電用コンデンサ ９ タイミング調整用コンデンサ １０〜１６ ダイオード １７〜２２ 抵抗 ２３ スパークプラグ ２５ ボビン ２６ ロータ ２７ マグネット ２８ ポールピース

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンデンサ放電式点火回路と、電流遮断
   制御式点火回路とを具備し、 前記コンデンサ放電式点火回路は、発電出力を生ずるエ
   キサイタコイルと、前記発電コイルによって充電される
   放電用コンデンサと、該放電用コンデンサの電荷が供給
   される放電点火用１次コイルとを備え、 これに対して前記電流遮断制御式点火回路は、発電出力
   を発生する制御点火用１次コイルと、該制御点火用１次
   コイルに流れる電流の遮断を制御するスイッチング素子
   とを備え、 前記放電点火用１次コイルと前記制御点火用１次コイル
   とを共通の２次コイルと磁気的に結合するとともに、前
   記共通の２次コイルに点火プラグを接続するようにした
   ことを特徴とする内燃機関用点火装置。
2. 【請求項２】 前記放電用コンデンサと前記放電点火用
   １次コイルとの間に半導体開閉素子を接続し、しかも前
   記半導体開閉素子を前記スイッチング素子の制御電極と
   接続し、前記半導体開閉素子が閉成されると前記スイッ
   チング素子が遮断されるようにしたことを特徴とする請
   求項１に記載の内燃機関用点火装置。
3. 【請求項３】 前記制御点火用１次コイルを前記半導体
   開閉素子の制御電極に接続するとともに、該制御電極に
   タイミング調整用コンデンサを接続し、しかも前記エキ
   サイタコイルを前記半導体開閉素子の制御電極と接続す
   るようにし、回転数が低い場合には前記制御点火用１次
   コイルの出力によって前記タイミング調整用コンデンサ
   を介して前記半導体開閉素子を閉成するとともに、回転
   数が上昇したら前記エキサイタコイルの出力によって前
   記半導体開閉素子を閉成するようにしたことを特徴とす
   る請求項２に記載の内燃機関用点火装置。
4. 【請求項４】 前記エキサイタコイルと、前記放電点火
   用１次コイルと、前記制御点火用１次コイルと、前記２
   次コイルとを共通のコアに巻装してマグネットを備える
   ロータの外周部に固定配置するようにしたことを特徴と
   する請求項１に記載の内燃機関用点火装置。