JPH0639949B2 - 内燃機関の点火装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関の点火装置に関し、さらに詳しくはデ
ィストリビュータを省略し且つシリーズギャップを設け
た点火装置に関する。

〔従来の技術〕

内燃機関の点火装置は一般に点火コイルと、ディストリ
ビュータと、点火プラグとで構成されている。気筒毎に
点火コイルを設置したユニット点火方式ではディストリ
ビュータが不用である。しかしながら、この場合には気
筒数と同数の点火コイルが必要である。トランジスタと
ダイオードとを適切に組み合わせると、ディストリビュ
ータなしに１つの点火コイルから全ての点火プラグに配
電することができる。また、点火コイルの代わりにコン
デンサを用いたＣＤＩ点火装置も使用されている。

特開昭52−156241号公報や実公昭56−16799号公報は、
点火プラグの点火のための放電ギャップに対して直列に
シリーズギャップを設け、点火プラグの点火のための放
電ギャップに、ゆっくりと増加する電圧ではなく瞬間的
に増加する高い電圧を供給し、よって点火プラグの燻り
汚損による着火性能の悪化を防止することを開示してい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

多気筒の２サイクル内燃機関においては、ＣＤＩ点火装
置がよく使用される。これは点火プラグの燻り防止のた
めである。しかしながら、ＣＤＩ点火装置は放電エネル
ギーが少ないために軽負荷時に失火が発生し易いという
問題があり、１次電流を遮断する方式の一般的な点火コ
イルを使用することが望まれる。しかしながら、点火コ
イルからディストリビュータにより配電すると配電時間
が不足するようになる。例えば、６気筒２サイクル内燃
機関では6000rpmになると１気筒当たりの配電時間が最
大でぴ１．７msecしかなく、コイルを使用した場合には
約５msce必要である。従って、ディストリビュータを使
用することができず、気筒毎に点火コイルを設けたユニ
ット点火方式にすることが必要になる。

ところで、２サイクル内燃機関は点火プラグの燻りに弱
いために対策が必要であり、このためにシリーズギャッ
プを設けることが有効であると思われる。従って、この
場合にはユニット点火方式にシリーズギャップを設ける
ことになる。しかしながら、シリーズギャップはそれ自
身で放電エネルギーを消費するので点火コイルのインダ
クタンスを大きくすることが必要になり、点火コイルの
体格が大きくなる。そうすると、各気筒に１つずつ点火
コイルを設けるのは搭載上から困難になる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による内燃機関の点火装置は、センタータップに
負極が接地された直流電源の正極が接続され両端に交互
にオン状態に制御される２つのスイッチング素子が接続
される一次巻線と、一次巻線と磁気的に結合され一端が
直接接地される二次巻線と、二次巻線の他の一端にアノ
ードが接続される第１のダイオードと、第１ダイオード
のカソードに一方の端子が接続される第１のシリーズギ
ャップと、第１のシリーズギャップの他方の端子に一方
の端子が接続され他方の端子が接地される第１の気筒に
設置される第１の点火栓と、二次巻栓の他の一端にカソ
ードが接続される第２のダイオードと、第２のダイオー
ドのアノードに一方の端子が接続される第２のシリーズ
ギャップと、第２のシリーズギャップの他方の端子に一
方の端子が接続され他方の端子が接地される第１気筒と
１８０度位相の異なる第２の気筒に設置される第２の点
火栓と、を具備することを特徴とするものである。

〔実施例〕

以下本発明の実施例に基づいて説明する。

第１図において、１はバッテリ、２は点火コイル、３は
２本のハイテンションコード、４はそれぞれのハイテン
ションコード３に接続された点火プラグ、５はそれぞれ
の点火プラグ４に対して直列に配置されるシリーズギャ
ップ、６はダイオードである。点火コイル２は２つの１
次コイル７，８と１つの２次コイル９とを有し、直列に
接続された２つの１次コイル７，８の中間にバッテリ１
の正極が接続され、２つの１次コイル７，８の他端はそ
れぞれトランジスタ１０，１１を介して接地されるの
で、２つの１次コイル７，８を交互に電流が流れるよう
にトランジスタ１０，１１を制御することによって、２
次コイル９に反対方向に２次電圧を発生させることがで
きる。２次コイル９の一端側は接地され、他端側から分
岐して前記ハイテンションコード３が接続される。ダイ
オード６はこの分岐部とそれぞれのシリーズギャップ５
との間に配置され、相互に逆向きに配置されている。従
って、２次コイル９に発生する２次電圧の方向に応じ
て、いずれか一方のダイオード６を電流が流れ、そのダ
イオード６の配置された方のハイテンションコード３に
接続された点火プラグ６で火花放電を発生させることに
なる。

第２図はシリーズギャップ５が点火プラグ４のプラグキ
ャップ１４に設けられた例を示している。プラグキャッ
プ１４はハイテンションコード３の一端に取りつけられ
たものであり、点火プラグ４を点火コイル２等に接続す
るものである。点火プラグ４はその下端に混合気に点火
させるための放電ギャップ１８を有し、上端に端子２０
を有する。プラグキャップ１４は点火プラグ４の上半部
を覆い、端子２０に接続されるのに適したコネクタ２２
を有している。

プラグキャップ１４は絶縁性のプラスチックで作られた
チューブ本体２４で形成され、その下端には防水のため
にゴムブッシュ２６が取りつけられ、上端にはゴムキャ
ップ２８が取りつけられる。ゴムキャップ２８はチュー
ブ本体２４とハイテンションコード３をシリンダヘッド
カバーに固定させるように形成されている。

ハイテンションコード３の端子３０にはコネクタ３２が
取りつけられる。このコネクタ３２にはタングステン電
極３４が下向きに取りつけられ、この電極３４に対向し
且つこの電極３４と間隔を開けて、前述した点火プラグ
４に接続するためのコネクタ２２にはタングステン電極
３６が取りつけられる。これらの電極３４，３６間にシ
リーズギャップ５が形成される。また、これらの電極３
４，３６は窒素などの不活性なガスを封入した硬質ガラ
ス管４０内に突出してシリーズギャップ５を形成してい
る。この硬質ガラス管４０はシリコンゴム４２で包囲さ
れ、上下電極３４，３６間で、ガラス外壁を通じてフラ
ッシュオーバーが発生しないようにしている。シリコン
ゴム４２はさらに振動によるガラスの割れや、電極封入
部のひび割れを防止することも兼ねている。

第１図に示される点火装置の作用は次の通りである。

この点火装置は、例えば６気筒の２サイクル内燃機関の
180度クランク角度が隔たった２気筒分として構成され
たものである。この２サイクル内燃機関の点火順序が第
３図に示されるように１，６，２，４，３，５の順であ
るとすると、２個１組の点火プラグ４は例えば第１気筒
と第４気筒に取りつけられる。

２サイクル内燃機関はクランクシャフトの１回転毎に点
火を含むサイクルを行い、排気と吸気は掃気作用を含ん
でほぼ一緒に行われる。例えば、ピストンと、ピストン
の上方のシリンダヘッドに吸気弁と排気弁を備えた２サ
イクル内燃機関においては、第４図に示されるように、
排気弁は上死点ＴＤＣを越えた点Ｅ_Ｏと下死点ＢＤＣを
越えた点Ｅ_Ｃとの間の期間で開かれ、吸気弁はそれより
もわずかに遅れて点Ｆ_Ｏと点Ｆ_Ｃとの間の期間で開かれ
る。吸気弁Ｆ_Ｃで閉じると圧縮行程になり、上死点ＴＤ
Ｃの前の点Ｉで点火が行われる。そして点火時期Ｉから
180度進んだ半サイクル後では次の吸気行程になってい
る。

第１図では、２個１組の点火プラグ４が共通の点火コイ
ル２の２次コイル９に接続されている。従って、これら
の点火プラグ４が同時に放電すると、一方の点火プラグ
４は点火時期Ｉに放電するが、もう一方の点火プラグ４
は吸気行程で放電することになる。点火プラグ４が吸気
行程で放電するとアフターファイヤやバックファイヤが
発生するので好ましくない。従って、２サイクル内燃機
関では１気筒について１サイクルに２度点火を行うのは
好ましくないのである。これに対して、４サイクルの内
燃機関の場合には、圧縮行程から半サイクル後は排気行
程である。従って、４サイクルの内燃機関であれば、２
個の点火プラグ４が同時に放電しても正常な点火時期を
含む圧縮行程と燃焼に関係のない排気行程で点火される
ので問題はない。

本発明では、ダイオード６がそれぞれ逆向きに配置され
且つ点火コイル２の２次コイル９が交互に逆方向の２次
電圧を発生するので、これらの点火プラグ４が同時に放
電することはなく、一方の点火プラグ４が点火時期Ｉで
放電しているときに、もう一方の点火プラグ４は吸気行
程で放電しないようになっている。

トランジスタ１０，１１には図示しないコンピュータ制
御装置から１サイクルに交互にスイッチオン及びオフ信
号が供給される。この信号の一例が第５図の下段に示さ
れている。なお、第５図の横軸は第１気筒のクランク角
度を示し、その吸気弁及び排気弁の開弁及び開弁時期は
第４図と同様であり、点火時期Ｉは圧縮の上死点ＴＤＣ
の前にある。また、第１図のそれぞれの位置Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄにおける電圧が、第５図にそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ点電圧として示されている。Ａ点及びＢ点の電圧はダ
イオード６を経てそれぞれのシリーズギャップ５にかか
る電圧、Ｃ点の電圧は点火コイル２の２次コイル９から
２つのハイテンションコード３の分岐部にかかる電圧、
Ｄ点の電圧は第１気筒の点火プラグ４にかかる電圧であ
る。

トランジスタ１０，１１をそれぞれオンにしたときに点
火コイル２の２次コイル９には比較的に小さなオン電圧
が発生し、そしてオンからオフにするときに、即ち点火
コイル２の１次コイル７，８の１次電流を遮断するとき
に放電用の２次電圧が発生する（第５図のＣ点電圧）。
通常、この１次電流を遮断するときの２次電圧が点火プ
ラグ４の放電電圧として使用され、上記オン電圧は比較
的に小さくて点火プラグ４の放電電圧として使用されな
い。このオン電圧はシリーズギャップ５がないと反対側
の点火プラグ４を放電させることもあるが、これについ
て後述する。そして、トランジスタ１０，１１の制御装
置に応じて１次コイル７，８の電圧の方向が相互に逆に
なるので、２次電圧の方向も交互に逆になる。ダイオー
ド６は一方向の電流しか流さないので、それに応じて一
方のハイテンションコード３に一方向の電圧がかかり
（Ａ点電圧）、それから半サイクルずれて他方のハイテ
ンションコード３に逆方向の電圧にかかることになる。
それによって、２組の点火プラグ４及びシリーズギャッ
プ５のうち、それぞれの１組に交互に電圧がかかること
になり、各気筒では１サイクルに１度ずつ点火が行われ
ることになる。

ここで、シリーズギャップ５の３つの作用について説明
する。第１の作用は燻り防止である。第５図では各点で
の２次電圧は瞬間的に立ち上がるように示されているけ
れども、微視的には点火コイル２からの２次電圧は時間
の経過につれて上昇しながらハイテンションコード３を
伝わり、シリーズギャップ５の電極３４，３６間にかか
る。シリーズギャップ５はこの２次電圧が点火プラグ４
にかかるのを遮断している。点火コイル２からの２次電
圧が上昇して所定の値になるとシリーズギャップ５が放
電し（ＳＧ放電開始）、その瞬間に点火プラグ４に高電
圧がかかる（ＩＧ放電開始）。このように、点火プラグ
４に高電圧が瞬間的にかかるために、点火プラグ４が確
実に放電して混合気に点火させることができるのであ
る。燻りは、点火プラグ４の放電ギャップ１８を形成す
る中心電極と接地電極との間の絶縁抵抗が低下して漏洩
電流が大きくなり、点火コイル２から供給される電圧の
上昇が阻害されることが主な原因として発生するもので
ある。点火プラグ４の放電ギャップ１８に対して直列に
シリーズギャップ５を形成すると、従来の点火プラグ４
での漏洩電流が大きくなる時間の間にシリーズギャップ
５において高電圧になり、点火プラグ４が十分に高くな
った電圧によって放電し、確実な点火を行うことができ
るようになるのである。２サイクル内燃機関は燻りが発
生すると点火しにくいので、燻り防止対策としてシリー
ズギャップ５を設けることは有効である。

シリーズギャップ５の第２の作用は、前述したオン電圧
による点火の防止である。オン電圧は、例えばトランジ
スタ１０をオンしたときに点火コイル２に発生する電圧
であり、これは１次電流を遮断するときに生じる放電用
２次電圧に対しては逆向きとなる。このオン電圧は、ダ
イオード６の存在によって放電を行うべき第１気筒には
伝えられないが（Ａ点電圧）、第１気筒とは反対側の第
４気筒に伝達され、これがＢ点電圧のなかでＸで示され
ている。第４気筒は吸気行程であって１気圧程度の新気
（混合気）で満たされており、このオン電圧は３〜４KV
と比較的に低いけれども、点火プラグ４が放電して燃焼
を起こす可能性があり、するとアフターファイヤやバッ
クファイヤになる。しかしながら、点火コイル２と点火
プラグ４との間にオン電圧よりも十分に高い放電電圧を
もつシリーズギャップ５があるので、オン電圧は遮断さ
れて点火プラグ４が放電するのが防止されていることに
なる。

シリーズギャップ５の第３の作用は、放電終了後に発生
する共振電圧を防止するものである。例えば第１気筒が
火花放電し、燃焼する場合を考える。第１気筒で火花放
電している最中に混合気の乱れにより火花が吹き消され
ると、Ａ点電圧に示されるように放電が終了する。この
とき、２次コイル９にはまだ磁気エネルギーが残ってい
るため、２次コイル９と同コイル９及びハイテンション
コード３に存在する浮遊静電容量との間で共振電圧Ｙが
発生し（Ｃ点電圧）、第１気筒及び第４気筒に共振電圧
Ｚがかかる。第４気筒は吸気行程であるので、上記オン
電圧の場合と同様に点火プラグ４が放電して燃焼を起こ
す可能性がある。しかしながら、シリーズギャップ５が
あるので、共振電圧は遮断されて点火プラグ４が放電す
るのが防止されることになる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によればディストリビュー
タを用いることなく少数の点火コイルで配電を行うこと
ができ、シリーズギャップを設置することにより、以下
の３つの効果を得ることができる。

１．シリーズギャップでの放電が開始される電圧となる
まで点火栓での放電が抑制され、シリーズギャップが放
電すると点火栓が瞬時に放電するため点火栓の燻りを防
止することが可能となる。

２．一次コイルへの電流オン時に、本来点火時期ではな
い点火栓の誤点火を防止することが可能となる。

３．吸気行程にある気筒の点火栓が、放電終了後の共振
電圧により誤点火を防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による内燃機関の点火装置を示す図、第
２図は点火プラグとシリーズギャップを示す図、第３図
は２サイクル内燃機関の点火順序を示す図、第４図は２
サイクル内燃機関の弁作動タイミングと点火時期を示す
図、第５図は第１図の点火装置の作用を説明するための
説明図である。 １……バッテリ、２……点火コイル、 ３……ハイテンションコード、 ４……点火プラグ、５……シリーズギャップ、 ６……ダイオード、７，８……１次コイル、 ９……２次コイル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】センタータップに負極が接地された直流電
   源の正極が接続され、両端に交互にオン状態に制御され
   る２つのスイッチング素子が接続される一次巻線と、 前記一次巻線と磁気的に結合され、一端が直接接地され
   る二次巻線と、 前記二次巻線の他の一端にアノードが接続される第１の
   ダイオードと、 前記第１のダイオードのカソードに一方の端子が接続さ
   れる第１のシリーズギャップと、 前記第１のシリーズギャップの他方の端子に一方の端子
   が接続され他方の端子が接地される第１の気筒に設置さ
   れる第１の点火栓と、 前記二次巻線の他の一端にカソードが接続される第２の
   ダイオードと、 前記第２のダイオードのアノードに一方の端子が接続さ
   れる第２のシリーズギャップと、 前記第２のシリーズギャップの他方の端子に一方の端子
   が接続され他方の端子が接地される前記第１気筒と１８
   ０度位相の異なる第２の気筒に設置される第２の点火栓
   と、を具備する２サイクル内燃機関の点火装置。