JPH063183B2

JPH063183B2 - 内燃機関の点火装置

Info

Publication number: JPH063183B2
Application number: JP59203395A
Authority: JP
Inventors: 通泰森次; 規仁戸倉; 幸一森; 徳彦中村; 辰夫小林
Original assignee: Nippon Soken Inc; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Soken Inc
Priority date: 1984-09-27
Filing date: 1984-09-27
Publication date: 1994-01-12
Anticipated expiration: 2009-01-12
Also published as: JPS6179868A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は主に自動車用内燃機関に適用されるコンデンサ
放電式の点火装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、極めて短い周期で複数のスパークを適当な期間中
連続して発生させることを可能とし、高速時の点火エネ
ルギー、低速時の火花持続時間を確保するため、直流電
源より第１のスイッチング素子の導通により点火コイル
の１次コイルを介してコンデンサを放電して点火コイル
の２次コイルに高電圧を発生させ、このコンデンサの充
電電荷を第２のスイッチング素子の導通により点火コイ
ルの１次コイルを介して放電させてその２次コイルに高
電圧を発生させ、これら両スイッチング素子を所定のタ
イミングで交互に導通させるものがある（例えば、特開
昭５９−５４７７２号公報）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、上述した従来のものでは、直流電源の端子間
に、第１、第２のスイッチング素子が直列接続されるこ
とになるので、ノイズ等によって両スイッチング素子が
同時に導通すると、直流電源が短絡されるという問題が
ある。

また、周囲温度の高い雰囲気中に点火コイルを配置する
と、点火コイルの自己発熱によって、点火コイルの耐熱
温度を越える可能性がある。

そこで本発明は、直流電源がスイッチング素子によって
短絡されることなく、かつ点火コイルの発熱を抑制する
ものである。

〔問題点を解決するための手段〕

そのため本発明は、直流電源より第１のスイッチング素
子の導通により点火コイルの１次コイルの第１の部分を
介して負の温度係数を持つコンデンサを充電し、このコ
ンデンサの充電電荷を第２のスイッチング素子の導通に
より１次コイルの第２の部分を介して放電させ、かつ、
上記コンデンサを点火コイルに内包させたものである。

〔作用〕

これにより、直流電源の端子間に、点火コイルの１次コ
イルの第１、第２の部分を介して第１、第２のスイッチ
ング素子が直列に接続され、かつ点火コイルの温度が上
昇すればコンデンサの容量が低下して点火コイルの通電
電流を減少させる。

〔実施例〕

本発明の一実施例としての内燃機関の点火装置が第１図
に示される。

直流電源１は例えばバッテリを用いた電源であり、エン
ジンキースイッチ２を介してＤＣ−ＳＣコンバータ３に
直流電圧を供給する。エンジンキースイッチ２は運転時
には閉成し、停止時には開成するスイッチである。ま
た、ＤＣ−ＤＣコンバータ３は直流電源１の直流電圧例
えば１２Ｖを約２００Ｖの直流電圧に変換するコンバー
タであり、トランジスタを自励発振させてトランスで昇
圧した後、整流して直流高電圧を供給する周知の回路構
成のものである。コンデンサ４はＤＣ−ＤＣコンバータ
３の主力電圧を平滑化して蓄え、後述の過渡的な大電流
を供給するためのものである。

点火時期検出装置５はシグナルロータ５１、ピックアッ
プ５３を備える。シグナルロータ５１は磁性材料よりな
る点火時期検出用のものであり、気筒数に対応する数の
突起部５２を有し、エンジン回転数の1/2の回転数で同
期して回転する図示しないディストリビュータ・シャフ
トに取り付けられている。プックアップ５３は点火時期
検出用のものであり、磁性材料からなる磁心５３１のま
わりに巻装されたコイル５３３と永久磁石５３２とから
構成され、シグナルロータ５１の突起部５２がピックア
ップ５３の磁心５３１と対向したときに閉磁路が形成さ
れるように配置される。

シグナルロータ５１とピックアップ５３の位相関係は、
図示しないがエンジン回転数、負荷に応じて適当に変化
するようになっており、最適な点火時期が得られるよう
になっている。

整形回路６はピックアップ５３の出力信号を波形整形
し、点火時期に対応した「１」レベル（以下、単に
「１」と記す）の信号を出力する回路である。第１図装
置における整形回路６の詳細が第２図に示される。抵抗
６１１、６１２、コンデンサ６１３で設定されたバイア
ス電圧Ｖｂが端子６０１を介してピックアップ５３のコ
イル５３３の一端に印加される。このバイアス電圧Ｖｂ
はさらにコンパレータ６１４の反転入力端子に基準電圧
として印加される。コンパレータ６１４の非反転入力端
子は端子６０２を介してコイル５３３の他端に接続され
ており、コイル５３３の起電力の正負に応じてコンパレ
ータ６１４の出力には「１」、または「０」レベル（以
下、単に「０」と記す）の信号が発生する。

コンパレータ６１４の出力から非反転入力端子に抵抗６
１５を介して正帰還がかけられており、この正帰還回路
はヒステリシスをもつシュミットトリガの機能を有する
ためノイズに対して誤動作を防止する効果がある。コン
パレータ６１４の出力はインバータ６１６で反転されて
端子６０３を介して点火時期信号として出力される。

トリガ信号発生回路７は整形回路６からの点火時期信号
から、所定の期間だけ短周期で繰り返す互いに１８０°
位相の異なる２つのトリガ信号Ｓ（Ａ）、Ｓ（Ｂ）を作
る。第１図装置におけるトリガ信号発生回路７の詳細が
第３図に示される。端子７０１を介してワンショットマ
ルチ７１１に整形回路６からの点火時期信号が導かれ
る。ワンショットマルチ７１１はこの点火時期信号の立
上りでトリガされ、コンデンサ１２、抵抗７１３で定ま
る一定時間（例えば２ｍｓｅｃ）にわたり「１」の信号
を出力端子Ｑに発生する。

ノアゲート７１４、７１５はセットリセット、フリップ
フロップとなるように互いに接続されており、ワンショ
ットマルチ７１１の出力が「１」になるとノアゲート７
１４の出力は「０」、ノアゲート７１５の出力は「１」
となる。バイナリプリセッタブル・アップダウンカウン
タ７１７は４ビットのカウンタ回路であり、そのリセッ
ト端子にノアゲート７１４の出力が導かれており、ノア
ゲート７１４の出力が「０」になるとカウントを開始
し、「１」になるとリセットされる。なお、このカウン
タ７１７はダウンカウントモードにセットされており、
プリセット機能は使用していない。

クロック発生回路７１６は例えば約８０KHzの周波数の
クロック信号を連続して発生する回路であり、該クロッ
ク信号はカウンタ７１７のクロック入力端子に導かれ
る。ノアゲート７１８は一方の入力端子がワンショット
マルチ７１１の出力端子に接続され、他方の入力端子が
カウンタ７１７１の１６分の１分周出力であるＱ_Ｄ出力
端子に接続される。そして両出力端子のレベルが「０」
となったとき、ノアゲート７１８の出力は「１」とな
る。この出力はノアゲート７１５に導かれており、ノア
ゲート７１４、７１５で構成されるフリップフロップを
反転させる。

カウンタ７１７のＱ_Ｄ出力は、さらにそれぞれインバー
タバッファ７１９、７２０を介してワンショットマルチ
７２１、７２８に導かれる。ワンショットマルチ７２１
はインバータバッファ７１９の出力が立下りでトリガさ
れ、コンデンサ７２２、抵抗７２３で定まる一定時間
（例えば５μｓｅｃ）にわたり「０」の信号を出力端子
に発生する。この信号は抵抗７２４、７２５を介して
トランジスタ７２６のベースに導かれる。ワンショット
マルチ７２１の端子が「０」のとき、トランジスタ７
２６はオンとなり、そのコレクタすなわち端子７０２に
「１」のトリガ信号Ｓ（Ａ）を発生する。

ワンショットマルチ７２８はインバータバッファ７２０
の出力の立上りでトリガされ、コンデンサ７２９、抵抗
７３０で定まる一定時間（例えば５μｓｅｃ）にわたり
「０」の信号を出力端子に発生する。この信号は抵抗
７３１、７３２を介してトランジスタ７３３のベースに
導かれる。ワンショットマルチ７２８のＱ端子が「０」
のとき、トランジスタ７３３はオンとなり、そのコレク
タすなわち端子７０３に「１」のトリガ信号Ｓ（Ｂ）を
出力する。

サイリスタ１３はそのアノードがコンデンサ４の正極端
子に接続され、そのカソードが点火コイル１６の１次コ
イル１６１の一端に接続される。このサイリスタ１３の
ゲートにはトリガ信号発生回路７からトリガ信号Ｓ
（Ａ）が絶縁用のパルストランス１４を介し、さらにダ
イオード１３１、抵抗１３２、コンデンサ１３３、抵抗
１３４からなるノイズ防止回路を経て供給される。共振
用コンデンサ１５はその容量が負の温度係数をもつコン
デンサ（たとえばセラミックコンデンサ）で、点火コイ
ル１６の１次コイル１６１、１６２の中点タップに接続
される。このサイリスタ１３によってコンデンサ４、サ
イリスタ１３、１次コイル１６１、共振用コンデンサ１
５からなる１つの閉回路が形成される。

サイリスタ２０はそのアノードが１次コイル１６２の一
端に接続され、そのカソードが共振用コンデンサ１５の
一端（ＧＮＤ）に接続される。サイリスタ２０のゲート
にはトリガ信号発生回路７からトリガ信号Ｓ（Ｂ）がパ
ルストランス２１を介し、さらにダイオード２０１、抵
抗２０２、２０４、コンデンサ２０３からなるノイズ防
止回路を経て供給される。このサイリスタ２０によって
１次コイル１６２、サイリスタ２０、共振用コンデンサ
１５からなる他の１つの閉回路が形成される。

点火コイル１６は１次コイル１６１、１６２、２次コイ
ル１６３、コア１６４からなる。１次コイル１６１、１
６２と２次コイル１６３との巻数比は１００〜２００程
度に設定され、１次コイル１６１、１６２は同一方向に
巻いてある。１次コイル１６１、１６２、２次コイル１
６３はコア１６４を介して磁気的に結合しており、１次
コイル１６１、１６２に発生する電圧を昇圧して２次コ
イル１６３から出力する。２次コイル１６３はその一端
が接地（ＧＮＤ）され、その他端が高電圧を各気筒に分
配するディストリビュータ２２の中心電極に接続され
る。

ディストリビュータ２２は周知の構成によりものであ
り、エンジン回転数の２分の１の回転数で同期して回転
するシャフトと一体に回転する分配用ロータ２３により
所定の気筒に配設された点火ギャップ２４１、２４２、
２４３、２４４にハイテンションコード２５１、２５
２、２５３、２５４を通して高電圧を分配する。

ここで第１図に示した装置の点火コイル１６の構造を説
明する。第１図装置の点火コイル１６の構造を第９図に
示す。点火コイル１６の中にはコンデンサ１５が内蔵さ
れており、１次コイル１６１、１６２の中点がコンデン
サ１５の一端にコイル１６の内部で接続されている。１
６６は外周器で、耐熱性樹脂でできている。１６３１は
２次コイルボビンで、外周器１６６の底部から突起部１
６３１ａが出ており、この突起部１６３１ａの内部に黄
銅製あるいはすずめっきした鉄製のターミナル部１６５
が一体成形されている。このターミナル部１６５の底部
の一部は棒状となり、２次コイルボビン１６３１の一部
から突き出ている。この突き出した部分１６５ａに２次
コイル１６３の一端が、半田付で接続されており、ター
ミナル１６５は高電圧出力端子となる。２次コイルボビ
イ１６３１は外周部に１０ないし２０のスロットを設け
ており、このスロットに２次コイル１６３が分割巻きさ
れていて、層間紙を省略できる構造となっている。１６
１１は、１次コイルボビンで２次コイルボビン１６３１
の中空部にはめこまれており、そのまわりに１次コイル
１６１、１６２が巻かれている。また、１次コイルボビ
ン１６１１の中空部は鉄心１６４が挿入してある。１次
コイルボビン１６１１の一端にはプリント板１５１がは
めこまれており、このプリント板１５１にコンデンサ１
５が装着されている。プリント板１５１には１次コイル
１６１、１６２の両端および中点、そして、２次コイル
１６３の他端が半田付で接続されている。１次コイル１
６１、１６２の両端はプリント板１５１を介してリード
線１６１２、１６１３に導かれており、外部から給電で
きる様になっている。１次コイル１６１、１６２の中点
は同じくプリント板１５１を介してコンデンサ１５の一
端に接続されている。２次コイル１６３の他端は、プリ
ント板１５１を介してコンデンサ１５の他端に接続さ
れ、リード線１６４１に導かれる。このリード線１６４
１は、ＧＮＤ（アース）線であり、その終端にはラグ板
１６４２がかしめられている。１６７は外周器１６６の
外周に巻きつけられた金属製ステーで、その両端にはＭ
５、あるいはＭ６のボルトが貫通可能な穴が空いてお
り、先程のラグ板１６４２を共じめしてエンジンあるい
はシャーシに機械的かつ電気的に接続できる様になって
いる。尚、ターミナル１６５の内径は、通常のハイテン
ションコードの端子が圧入できる寸法になっており、こ
のハイテンションコードを介してディストリビュータの
中心電極と接続されている。なお、点火コイル１６の内
部はエピキシ樹脂で満たされている。

なお、この第１図装置における各半導体装置としては下
記のものを使用した。

ワンショットマルチ７１１…東芝製TC4528BP ノアゲート714,715,718 … 〃 TC4001BP アップダウンカウンタ717… 〃 TC4516BP インバータ719,720 … 〃 TC4049BP ワンショットマルチ721,728…TI社製74LS221 次に第１図装置の動作について説明する。

第４図は第１図装置の各部信号波形図であり、それぞれ
(1)はコイル５３３の起電圧、(2)はピックアップ５３の
出力電圧、(3)は整形回路６の出力である点火時期信
号、(4)はワンショットマルチ７１１出力である点火期
間信号、(5)はノアゲート７１４の出力信号、(6)はカウ
ンタ７１７のＱ_Ｄの出力信号、(7)はインバータバッフ
ァワ１９、７２０の出力信号、(8)、(9)はトリガ信号Ｓ
（Ａ）、Ｓ（Ｂ）の波形をあらわす。

まず、エンジンキースイッチ２をオンにすると、ＤＣ−
ＤＣコンバータ３に直流電源１から＋１２Ｖの直流電圧
が供給されてここで＋２００Ｖに昇圧され、この２００
Ｖの直流電圧はコンデンサ４に常時蓄えられる。

エンジンの回転に応じてシグナルロータ５１が回転し、
ピックアップ５３のコイル５３３に第４図(1)に示す波
形をした起電力が発生する。この起電力の正から負に切
り替わる点が点火時期である。コイル５３３は整形回路
６によってバイアス電圧Ｖｂでバイアスされているた
め、ピックアップ５３の出力電圧は第４図（２）に示す
ようにコイル５３３の発生電位がバイアス電圧Ｖｂだけ
もち上がった値となる。この信号は整形回路６で整形さ
れ、第４図(3)に示す点火時期で「１」に立ち上がる信
号となる。

整形回路６の出力信号はトリガ信号発生回路７に入力さ
れ、その立上り部分でワンショットマルチ７１１をトリ
ガし、第４図(4)に示すパルス幅約２ｍｓｅｃのパルス
状の点火期間信号を発生させる。このパルス幅の点火期
間とする。点火期間信号はノアゲート７１４に入り、ノ
アゲート７１４、７１５で構成されるフリップフロップ
を反転させる。これにより第４図(5)に示すようにノア
ゲート７１４の出力は「０」となる。

ノアゲート７１４の出力はカウンタ７１７のリセット端
子に導かれ、この出力が「０」のときカウンタ７１７は
リセットが解除される。このリセット解除によりカウン
タ７１７はクロック発生回路７１６からの約８０KHzの
クロック周波数でカウントを開始する。ここでカウンタ
７１７は４ビットのバイナリカウンタであり、ダウンン
カウントモードにセットしてあるから、最初のクロック
信号の立上りでカウンタ７１７の内容は０から１５へ変
化する。すなわちカウンタ７１７のＱ_Ｄ出力は「０」か
ら「１」となる。以降、クロック信号が到来するたびに
ダウンカウントを繰り返し、０、１５、１４、…、２、
１、０、１５、…と周期的に内容が変化していく。この
とき１６分の１分周出力であるＱ_Ｄ出力は、カウンタ７
１７の内容が８〜１５のとき「１」となるため、クロッ
ク周波数の１６分の１の周波数である第４図(6)に示す
デューティ比５０％の方形波を発生する。第４図(6)に
おけるパルス１個の幅は１００μｓｅｃ、パルスとパル
スの間隔は１００μｓｅｃである。

点火時期信号が立ち上がってから約２ｍｓｅｃ後、ノア
ゲート７１４の入力は「０」となる。このときすぐにカ
ウンタ７１７にリセットをかけてしまうと、その直前の
Ｑ_Ｄ出力の「１」の時間幅が短くなってしまい、後述の
サイリスタの転流がうまく行われなくなる。この対策と
してワンショットマルチ７１１の出力とカウンタ７１７
の出力とをノアゲート７１８の出力に導くことにより、
Ｑ_Ｄ出力が「０」のときにのみノアゲート７１８の出力
が「１」となってノアゲート７１４、７１５からなるフ
リツプフロツプを反転させ、それによりノアゲート７１
４の出力を「１」にしてカウンタ７１７にリセットをか
けるようにしている。

以上の説明のように、点火時期信号からクロック信号１
周期（１２．５μｓｅｃ）以内の遅れでＱ_Ｄ出力にクロ
ック周波数の１６分の１（５KHz）の方形波が少なくと
も点火期間中、整数個発生する。この信号はインバータ
バッファ７１９、７２０で反転されて第４図(7)に示す
信号となる。

ワンショットマルチ７２１はインバータバッファ７１９
の立下りでトリガされ、約５μｓｅｃのパルスを発生
し、トランジスタ７２６をオンにして第４図(8)に示す
トリガ信号Ｓ（Ａ）を端子７０２へ出力する。またワン
ショットマルチ７２８はインバータバッファ７２０の出
力の立上りにてトリガされ、約５μｓｅｃのパルスを発
生し、トランジスタ７３３をオンにして第４図(9)に示
すトリガ信号Ｓ（Ｂ）を端子７０３へ出力する。すなわ
ちトリガ信号Ｓ（Ａ）とＳ（Ｂ）は位相が相互に１８０
°異なる、周期２００μｓｅｃ、パルス幅５μｓｅｃの
信号である。

次に高圧発生部の動作を説明する。第５図は本実施例に
おける各部の信号を第４図よりも時間的に拡大して示し
た波形図である。第５図において、それぞれ(1)はトリ
ガ信号Ｓ（Ａ）、(2)はトリガ信号Ｓ（Ｂ）、(3)はコン
デンサ１５の端子電圧、(4)はサイリスタ１３のカソー
ド電圧、(5)はサイリスタ１３の通電電流、(6)はサイリ
スタ２０のアノード電圧、(7)はサイリスタ２０の通電
電流の波形をあらわす。

第５図(1)に示すトリガ信号Ｓ（Ａ）はパルストランス
１４、ノイズ防止回路を介してサイリスタ１３をトリガ
する。同様に第５図(2)に示すトリガ信号Ｓ（Ｂ）はパ
ルストランス２１、ノイズ防止回路を介してサイリスタ
２０をトリガする。

まず、サイリスタ１３がトリガされてオンとなると、コ
ンデンサ４、サイリスタ１３、１次コイル１６１、コン
デンサ１５からなる閉回路に電流が流れる。このとき、
コンデンサ４の容量はコンデンサ１５の容量に比べて十
分に大きいので、コンデンサ４を一定電圧（２００Ｖ）
の電源と考えることができる。また、１次コイル１６１
の抵抗とサイリスタ１３の抵抗とからなる回路の抵抗分
は十分に小さいため、この第１の閉回路はコンデンサ１
５の容量Ｃ（例えば１μＦ）と１次コイルのインダクタ
ンスＬ（例えば１００μＨ）とで決めまる条件で共振す
る。

共振時の電流は第１図におけるコンデンサ４の正極端
子、サイリスタ１３、１次コイル１６１、コンデンサ１
５、コンデンサ４の接地極端子の方向に流れ、先のＣと
Ｌを用いて次の(1)式であらわされる正弦波状となる。

また１次コイル１６１に発生する電圧は(2)式のように
なる。

コンデンサ１５に加わる電圧は(3)式のようになる。

サイリスタ１３はｉ＞０のときにのみオン状態を持続す
るが、ｉ≦０となると転流してオフ状態となる。

このように、第１図装置においては、１次コイル、コン
デンサ、スイッチング素子、および直流電源を含む回路
に(1)式に示した振動電流が流れるため、サイリスタ１
３は自動的に転流するので、特別に転流回路を付加する
必要がなくなる。

前記の(1)式でｉが零となる時間ｔ₁はとなり、このときサイリスタ１３はオフとなり、そのと
き(2)式であらわされるコンデンサ１５の電圧はＤＣ−
ＤＣコンバータの電圧（２００Ｖ）の２倍、すなち４０
０Ｖとなってホールドされる。

次に、サイリスタ２０がトリガされた場合について説明
する。サイリスタ２０がオンとなると、コンデンサ１
５、１次コイル１６２、サイリスタ２０からなる閉回路
が形成され、コンデンサ１５に蓄えられた電荷はコンデ
ンサ１５の上側端子、１次コイル１６２、サイリスタ２
０、コンデンサ１５の下流端子の方向に流れ、このとき
の電流値は(5)式のようになる。

サイリスタ２０はサイリスタ１３のときと同様に、の間にわたりオンとなり、自然転流するので、特別な転
流回路は不要である。

この後、連続してサイリスタ１３とサイリスタ２０とを
交互にトリガすることで１次コイル１６１、１６２に交
互に電流が流れる。回路に損失がないとすると、回路に
流れる電流、コンデンサ１５の電圧、１次コイル１６
１、１６２の電圧はスイッチングを繰り返すたびに増加
発散していくことになるが、実際には２次コイルを介し
てエネルギーが消費され、また各部に損失があるので、
最初の２、３回でほぼ一定のピーク値となる。

ここまでの説明では、点火コイル１６の２次コイル１６
３については述べていないが、１次コイル１６１、１６
２と２次コイル１６３とはトランス結合しているので、
その変圧比が１：１５０であるとすると、１次コイル１
６１、１６２の印加電圧の１５０倍が２次コイル１６３
に発生する。すなわち、２次コイル１６３に発生する電
圧Ｖ₂は電源電圧Ｖ＝２００Ｖ、変圧比１５０の場合、Ｖ₂＝２００×１５０＝３０ＫＶ … (6) となり、放電により点火を行うに十分な電圧となる。

２次コイル１６３の発生電圧はディストリビュータ２２
で所定の気筒に分配され、ハイテンションコード２５
１、２５２、２５３、２５４を介して点火ギャップ２４
１、２４２、２４３、２４４へ供給されて、点火ギャッ
プの接地電極へ放電されて点火が行われる。

放電によりいったん放電路が形成されると、付近の空気
がイオン化されたアーク放電となり、その放電維持電圧
（約５００Ｖ〜１ＫＶ）以下になるまで誘導放電を持続
する。この持続時間は通常の点火装置のそれ（約２ｍｓ
ｅｃ）と比べると短いが、この誘導放電が終わればすぐ
に次のサイクルが開始するため、放電ギャップの間に残
存されているイオンにより容易に再放電が起き、放電は
ほとんど途切れることなく持続される。この持続時間は
トリガ信号発生回路７において電気的に設定した点火期
間によって決めることができるため、完全な着火を行え
るような十分に長い時間に設定することは容易である。

また、一方のサイリスタがオンとなっている時間の約半
分は他方のサイリスタは逆阻止状態いなるので、トリガ
信号Ｓ（Ａ）、Ｓ（Ｂ）の繰り返し周期を短くすること
ができる。このように第１図装置は自動車用内燃機関の
点火制御において、極めて短い周期で複数のスパークを
適当な時間にわたり連続して発生させることができるの
で、内燃機関の着火性能の向上を図れる。

また、この第１図装置においては、サイリスタ１３とサ
イリスタ２０の間に点火コイル１６の１次巻線１６１、
１６２が入る構成となっているため、ノイズ等によって
サイリスタ１３とサイリスタ２０が同時に導通して、コ
ンデンサ４の電荷がイリスタ１３、サイリスタ２０を通
じ一気に放電されるような場合でも、一次巻線１６１、
１６２のインダクタンスおよび抵抗分により急激な電流
の増加および過電流は防止され、サイリスタのｄｉ／ｄ
ｔあるいは過電流に起因する、サイリスタやサイリスタ
以外のスイッチング阻止の破壊を防止できる。

さらに、コンデンサ１５を１次コイル１６１、１６２の
中間タップと接続したことにより、サイリスタ１３、２
０の順方向に印加される電圧の上昇率ｄＶ／ｄｔはそれ
ぞれコンデンサ１５と１次コイル１６２の時定数、コン
デンサ１５と１次コイル１６１の時定数で決定され、こ
の上昇率ｄＶ／ｄｔを１００Ｖ／μｓｅｃ以下の低い値
とすることができる。この結果、一方のサイリスタの動
作により他方のサイリスタに印加されるｄＶ／ｄｔに起
因する誤動作をなくすことができる。

またさらに、１次コイル１６１、１６２は同一方向に巻
かれて同方向の磁界が発生するように構成されており、
それによりスイッチング素子に印加されるｄＶ／ｄｔが
軽減されてスイッチング素子の完全で確実な動作が得ら
れる。

また、点火コイル１６に内蔵したコンデンサ１５の容量
は負の温度係数をもっているので、エンジンの温度が上
昇し、点火コイルの温度が上昇するとコンデンサ１５の
容量が低下し、前記(5)式で示される点火コイルの通電
電流が低下し、点火コイルの温度上昇を抑制する効果が
ある。

なお、第１図装置におけるサイリスタ１３、２０、点火
コイル１６、コンデンサ１５等で構成される回路１８を
多気筒内燃機関の各気筒毎に設けることで、ハイテンシ
ョンコードやディストリビュータ等の高電圧分配手段を
なくした構成とすることができ、それにより該高電圧分
配手段において生じるエネルギー損失を軽減させて点火
エネルギーを増加させ、かつ高電圧分配手段を不要にし
てコストの低減を図れる。

さらに、他の実施例として、第１図装置におけるサイリ
スタ２０を多気筒内燃機関の各気筒に共通に１個使用
し、ダイオード等の整流素子を用いて気筒分配を行うこ
とでサイリスタの使用個数を減らし、コスト低減を図る
こともできる。この他の実施例は第６図に示される。前
述の第１図装置と同一の構成部分には同一の符号が付さ
れており、これらについての詳細な説明は省略する。

尚、各点火コイル１６ａないし１６ｄの内部にコンデン
サ１５ａないし１５ｄおよびダイオード１７ａないし１
７ｄを内蔵するようになっている。

第６図において、気筒判別装置８はシグナルロータ８０
とピックアップ８２とを備える。シグナルロータ８０は
気筒判別用のものであり、エンジン回転数の1/2の回転
数で同期して回転する図示しないディストリビュータ・
シャフトに取り付けられており、１つの突起部８１を有
している。ピックアップ８２は気筒判別用のピックアッ
プであり、前述の実施例のピックアップ５３と同じ原理
のものであるが、異なる点としてピックアップ５３の磁
心はシグナルロータ５１の２つの突起部と閉磁路を形成
する構造となっているのに対し、ピックアップ８２の磁
心は開磁路となることである。

シグナルロータ８０とピックアップ８２の位相関係は前
述のシグナルロータ５１とピックアップ５３と異なり、
エンジン回転数、負荷により変化しない固定のものであ
る。シグナルロータ８０が１回転すると、ピックアップ
８２の出力に１パルスを出力する。このパルス位置は第
１気筒の上死点前６０°の位置に設定する。ピックアッ
プ６２の出力は整形回路６′に導かれる。整形回路６′
は整形回路６と同一の回路構成である。

第６図装置におけるトリガ信号発生回路９の群細を第７
図に示す。また第６図、第７図における各部信号波形図
を第８図に示す。第８図において、（１）はピックアッ
プ５３の出力、（２）はピックアップ８２の出力、
（３）、（４）はそれぞれ整形回路６、６′の出力、
（５）、（６）、（７）、（８）はそれぞれカウンタ９
１２の出力端子、、、における出力、（９）、
（10）、（11）、（12）、（13）はそれぞれトリガ信号
Ｓ（Ａ）₁、Ｓ（Ａ）₂、Ｓ（Ａ）₃、Ｓ（Ａ）₄、Ｓ
（Ｂ）の各波形をあらわす。

第７図において、トリガ信号発生回路９のうち、１点鎖
線で囲まれた符号７の回路部分は前述の実施例における
トリガ信号発生回路７と同じ構成であるので、この回路
部分の説明は省略する。カウンタ９１２（東芝製ＴＣ４
０１７使用）はデコーダ付カウンタであり、そのリセッ
ト端子Ｒには第８図(4)に示す整形回路６′の出力信号
が入力され、この出力信号によりカウンタ９１２はリセ
ットされる。またクロック端子Ｃには第８図(3)に示す
整形回路６の出力信号が入力され、カウンタ９１２はこ
の出力信号をカウントする。

したがって、整形回路６′からの出力信号によりカウン
タ９１２がリセットされてから、整形回路６からの１番
目の信号を受けることにより、カウンタ９１２の出力端
子には第８図(5)に示す波形のデコードされた信号が
出力される。同様に、２番目の信号により出力端子に
第８図(6)に示す波形が、３番目の信号により出力端子
に第８図(7)に示す波形が、４番目の信号により出力
端子に第８図(8)に示す波形がそれぞれあらわれる。
なお、出力端子の「１」の時間が他の出力よりも短い
のは途中でリセットされるからである。

アンドゲート９０８、９０９、９１０、９１１の一方の
入力にはそれぞれカウンタ９１２の出力端子、、
、の出力波形が入力され、他方の入力にはトリガ信
号発生回路７で得られたトリガ信号Ｓ（Ａ）が共通に入
力される。したがって、端子９０３には第１気筒用のト
リガ信号Ｓ（Ａ）₁が、端子９０４には第３気筒用のト
リガ信号Ｓ（Ａ）₂が、端子９０５には第４気筒用のト
リガ信号Ｓ（Ａ）₃が、端子９０６には第２気筒用のト
リガ信号Ｓ（Ａ）₄がそれぞれ出力される。また端子９
０７にはトリガ信号Ｓ（Ｂ）が出力される。これらトリ
ガ信号Ｓ（Ａ）₁、Ｓ（Ａ）₂、Ｓ（Ａ）₃、Ｓ（Ａ）₄、
Ｓ（Ｂ）の各信号波形は第８図（９）、（10）、（1
1）、（12）、（13）に示される。

次に、第６図装置の動作を説明する。第１気筒用のサイ
リスタ１３ａのゲート端子にはトリガ信号Ｓ（Ａ）₁が
パルストランス１４ａを介して入力され、それによりサ
イリスタ１３ａはオンとなり、前記の実施例と同様に第
１気筒用の点火コイル１６ａの２次コイルに高電圧を発
生させて点火ギャップ２４１にスパークを発生させて点
火ギャップ２４１にスパークを発生させるとともに、コ
ンデンサ１５ａにエネルギーを蓄える。このとき、コン
デンサ１５ａの蓄えられたエネクギーはダイオード１７
ｂ、１７ｃ、１７ｄにより他気筒の点火コイル１６ｂ、
１６ｃ、１６ｄには流れない。

次にトリガ信号Ｓ（Ｂ）がパルストランス２１を介して
サイリスタ２０のゲート端子に印加されると、コンデン
サ１５ａに蓄えられた電荷は点火コイル１６ａの１次コ
イル、ダイオード１７ａ、サイリスタ２０を通じて放電
され、これにともない点火コイル１６ａの２次コイルに
高電圧を発生し、火花ギャップ２４１にスパークを生じ
せしめる。

以上のことを所定の回数にわたり繰り返し、次の気筒の
点火へと移行していく。この際、コンデンサ１５ａの電
圧は負となった状態で第１気筒の点火が終了するのでダ
イオード１７ａは逆阻止状態であり、他気筒の点火には
全く影響を与えない。

以上の動作を第１、第３、第４、第２の気筒の順に行う
ことで、各気筒の上死点付近で着火性の良い火花を得る
ことができる。しかも、各気筒の分配をダイオード１７
ａ〜１７ｄにより行っているので、サイリスタの使用個
数を大幅に削減でき、装置の小型化、コスト低減等の効
果がある。また、ダイオード１７ａ〜１７ｄにより気筒
分配を行って各気筒毎に点火コイルを設けることによ
り、ディストリビュータやハイテンションコード等の高
電圧分配手段をなくすことができ、これらの発熱による
エネルギー損失をなくし、それによって点火エネルギー
を増加させ、効率のよい点火制御を行える。

この第６図装置の点火コイル１６ａないし１６ｄの内部
にコンデンサ１５ａないし１５ｄおよびダイオード１７
ａないし１７ｄを内蔵した点火コイルの構造を第１０図
に示す。点火コイル１６ａないし１６ｄはすべて同一の
ものであるからそのうち点火コイル１６ａについて代表
して説明する。１６６ａは外周器、１６３１ａは２次コ
イルボビン、１６１１ａは１次コイルボビン、１６４ａ
は鉄心、１６５ａは高電圧ターミナルで、これらの配置
関係は第９図の点火コイル１６と同様である。

コンデンサ１５ａは、プリント板１５１ａに装着されて
おり、１次コイル１６１ａ、１６２ａの両端のうち一端
は、プリント板１５１ａを介してコネクタ１６７ａの端
子の一方に接続され、他端はプリント板上に黄銅製のス
テー１７１ａで固定されているダイオード１７ａを介し
てコネクタ１６７ａの端子のもう一方に接続されてい
る。１次コイル１６１ａ、１６２ａの中点は、プリント
板１５１ａを介してコンデンサ１５ａの一端に接続され
ている。２次コイル１６３ａの一端は高電圧ターミナル
１６５ａに接続され、他端はプリント板１５１ａを介し
てコンデンサ１５ａの他端に接続され、さらにすずめっ
きしたアッパプレート１６８ａに半田付で接続されてい
る。アッパプレート１６８ａには４ケ所にＭ４、あるい
はＭ５のナット１６９５ａないし１６９８ａが溶接され
ている。このアッパプレート１６８ａと外周器１６６ａ
は、ビス１６９１ａないし１６９４ａで結合されてい
る。このビス１６９１ａないし１６９４ａがアース端子
となる。

この点火コイル１６ａないし１６ｄはユニット点火コイ
ルであり、点火プラグに直接接続する様になっている。
点火コイル１６ａないし１６ｄをエンジンに装着した状
態を第１１図に示す。第１図に於いて２７はエンジンヘ
ッド、２８はエンジンブロックである。点火コイル１６
ａないし１６ｄは、金属プレート２６にビス１６９１ａ
ないし１６９４ａ、１６９１ｂないし１６９４ｂ、１６
９１ｃないし１６９４ｃ、１６９１ｄないし１６９４ｄ
で固定されており、さらにこの金属プレート２６はエン
ジンヘッド２７にビス３２１、３２２で固定されてお
り、アースも兼ねている。以下の説明は、点火コイル１
６ａのみについて代表して行う。高電圧端子１６５ａ
は、スプリング３１Ａを介して点火プラグ２９Ａの中心
電極と接触しており、また、点火コイル１６ａと点火プ
ラグ２９Ａの囲りはゴムブッシュ３０Ａが包んでおりエ
ンジン振動を吸収できる様になっている。これで、点火
プラグ１本に点火コイル１本が対応するユニット点火装
置が構成される。

以上の様な構成とした場合、エンジンの輻射熱および点
火コイルの自己発熱によって点火コイルの耐熱温度を越
える危険製がある。ところが、本発明によれば、負の温
度係数をもつコンデンサが点火コイルに内蔵されている
ので、点火コイルの温度が上昇すれば、コンデンサの容
量が低下し、それにともなって点火コイルの通電電流が
低下し、その結果、コイルの温度上昇を制御することが
できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、内燃機関の点火に際して極めて短い周
期で複数のスパークが適当な期間中連続して発生させる
ことができ、高速時に点火エネルギーが不足しないよう
に確保され、かつ低速時に火炎不成長または失火が生じ
ないよう火炎持続時間が確保され、それにより着火性能
が向上される。また、サイリスタ等のスイッチング素子
の破壊を防止して、これらの素子を安全かつ確実に作動
させることができる。

また、点火コイルに負の温度係数のコンデンサを内蔵す
ることで、点火コイルの発熱を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す電気回路図、第２
図は第１図図示装置における整形回路の詳細な構成を示
す電気回路図、第３図は第１図図示装置におけるトリガ
信号発生回路の詳細な構成を示す電気回路図、第４図お
よび第５図は第１図図示装置の各部波形図、第６図は本
発明装置の他の実施例を示す電気回路図、第７図は第６
図図示装置におけるトリガ信号発生回路の詳細な構成を
示す電気回路図、第８図は第６図図示装置の各部波形
図、第９図は第１図図示装置における点火コイルを示す
縦断面図、第１０図（Ａ）、（Ｂ）は第６図図示装置に
おける点火コイル１６ａを示す縦断面図および部分断面
正面図、第１１図は第６図図示装置における各点火コイ
ル１６ａ〜１６ｄの内燃機関への装着状態を示す部分断
面正面図である。３…ＤＣ−ＤＣコンバータ，７…トリガ信号発生回路，
１３…第１のスイッチング素子をなす第１のサイリス
タ，１５…共振用コンデンサ，１６，１６ａ〜１６ｄ…
点火コイル，２０…第２のスイッチング素子をなす第２
のサイリスタ，１６１，１６１ａ…第１の１次コイル，
１６２，１６２ａ…第２の１次コイル，１６３，１６３
ａ…２次コイル，２４１〜２４４…点火ギャップ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森幸一愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地株式会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者中村徳彦愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者小林辰夫愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (56)参考文献特開昭59−54712（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−19961（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１次コイルと２次コイルとを有し、該１次
コイルが中点タップにより第１、第２の２つの部分に分
割され、該１次コイルの中点タップに接続されるコンデ
ンサを内包し、該コンデンサが負の温度係数を持ち該１
次コイル、２次コイルの温度上昇を抑制する点火コイ
ル、該２次コイルに接続される点火ギャップ、該１次コイルの第１の部分、該コンデンサ、および該直
流電源とともに閉回路を構成する第１のスイッチング素
子、該１次コイルの第２の部分、および該コンデンサととも
に閉回路を構成する第２のスイッチング素子、および、外部から到来する点火指示信号に従って動作し該第１の
スイッチング素子、および該第２のスイッチング素子が
所定のタイミングで交互に導通するように通電信号を発
生する信号発生回路、を具備した内燃機関の点火装置。
【請求項２】該第１のスイッチング素子、該第２のスイ
ッチング素子、該点火コイルを具備する回路が多気筒内
燃機関の各気筒に共通に設けられた特許請求の範囲第１
項に記載の内燃機関の点火装置。
【請求項３】該第１のスイッチング素子、該第２のスイ
ッチング素子、該点火コイルを具備する回路が多気筒内
燃機関の各気筒毎に設けられた特許請求の範囲第１項に
記載の内燃機関の点火装置。
【請求項４】該第２のスイッチング素子が、全気筒に共
通に１個設けられ、気筒分配はダイオード等の整流素子
により行われる特許請求の範囲第３項に記載の内燃機関
の点火装置。
【請求項５】該整流素子が、該点火コイルに内蔵される
特許請求の範囲第４項に記載の内燃機関の点火装置。