JPH0942127A - 内燃機関用のハイブリッド点火回路 - Google Patents
内燃機関用のハイブリッド点火回路Info
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- JPH0942127A JPH0942127A JP8187569A JP18756996A JPH0942127A JP H0942127 A JPH0942127 A JP H0942127A JP 8187569 A JP8187569 A JP 8187569A JP 18756996 A JP18756996 A JP 18756996A JP H0942127 A JPH0942127 A JP H0942127A
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- combustion engine
- capacitor
- ignition circuit
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P9/00—Electric spark ignition control, not otherwise provided for
- F02P9/002—Control of spark intensity, intensifying, lengthening, suppression
- F02P9/007—Control of spark intensity, intensifying, lengthening, suppression by supplementary electrical discharge in the pre-ionised electrode interspace of the sparking plug, e.g. plasma jet ignition
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- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 シリンダの中の燃焼を完全に行うことのでき
る内燃機関用の点火回路を提供する。 【解決手段】 内燃機関用の点火回路４は、変圧器５０
と、キャパシタ７４と、電圧発生器４６と、電子制御回
路３４とを備えている。変圧器５０は、スパークを発生
させるための二次巻線６６と、第１及び第２の一次巻線
５４、５８とを有する。キャパシタ７４は、第１の一次
巻線５４に接続されていて、変圧器５０に高エネルギの
容量性放電電圧を与える。電圧発生器４６は、第２の一
次巻線５８に接続されていて、交流電圧を発生する。電
子制御回路３４は、キャパシタ７４及び電圧発生器４６
に接続されていて、高エネルギの容量性放電電圧を第１
の一次巻線５４に放電させるための制御信号を発生す
る。また、電子制御回路３４は、電圧発生器に制御信号
を与えて交流電圧を発生させる。
る内燃機関用の点火回路を提供する。 【解決手段】 内燃機関用の点火回路４は、変圧器５０
と、キャパシタ７４と、電圧発生器４６と、電子制御回
路３４とを備えている。変圧器５０は、スパークを発生
させるための二次巻線６６と、第１及び第２の一次巻線
５４、５８とを有する。キャパシタ７４は、第１の一次
巻線５４に接続されていて、変圧器５０に高エネルギの
容量性放電電圧を与える。電圧発生器４６は、第２の一
次巻線５８に接続されていて、交流電圧を発生する。電
子制御回路３４は、キャパシタ７４及び電圧発生器４６
に接続されていて、高エネルギの容量性放電電圧を第１
の一次巻線５４に放電させるための制御信号を発生す
る。また、電子制御回路３４は、電圧発生器に制御信号
を与えて交流電圧を発生させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関に関し、
より詳細には、内燃機関用の点火回路に関する。
より詳細には、内燃機関用の点火回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】大部分の内燃機関は、何等かのタイプの
点火回路を用いて、シリンダのにスパークすなわち火花
を発生させている。スパークは、シリンダの中の燃料を
燃焼させて、ピストン及び該ピストンに取り付けられた
クランクシャフトを駆動する。一般的に、内燃機関すな
わちエンジンは、該エンジンのフライホイールに取り付
けられた複数の永久磁石と、フライホイールの近傍でエ
ンジンハウジングに取り付けられた充電コイルとを備え
ている。フライホイールが回転すると、上記磁石は、充
電コイルを通過する。これにより、充電コイルに電圧が
発生し、そのような電圧を用いて、高電圧キャパシタす
なわち高電圧コンデンサを充電する。キャパシタの高電
圧電荷は、トリガ回路を介して点火コイルに放出され、
これにより、点火プラグのスパーク・ギャップ（すなわ
ち、点火間隙）を横断する持続時間の短い高電圧電気ス
パークを生じさせて、シリンダの中の燃料を点火させ
る。このタイプの点火は、容量性の放電点火と呼ばれて
いる。
点火回路を用いて、シリンダのにスパークすなわち火花
を発生させている。スパークは、シリンダの中の燃料を
燃焼させて、ピストン及び該ピストンに取り付けられた
クランクシャフトを駆動する。一般的に、内燃機関すな
わちエンジンは、該エンジンのフライホイールに取り付
けられた複数の永久磁石と、フライホイールの近傍でエ
ンジンハウジングに取り付けられた充電コイルとを備え
ている。フライホイールが回転すると、上記磁石は、充
電コイルを通過する。これにより、充電コイルに電圧が
発生し、そのような電圧を用いて、高電圧キャパシタす
なわち高電圧コンデンサを充電する。キャパシタの高電
圧電荷は、トリガ回路を介して点火コイルに放出され、
これにより、点火プラグのスパーク・ギャップ（すなわ
ち、点火間隙）を横断する持続時間の短い高電圧電気ス
パークを生じさせて、シリンダの中の燃料を点火させ
る。このタイプの点火は、容量性の放電点火と呼ばれて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】フュエルインジェクタ
（すなわち、燃料噴射装置）を用いて燃料をシリンダの
中に注入する内燃機関においては、燃料は、「層状」を
なすことが多い。すなわち、燃料は、霧状にされて燃料
及び酸素が複合したクラウドすなわち雲状体となること
が多い。層状になった燃料のクラウドを完全に発火させ
るためには、通常の容量性の放電点火装置によって通常
与えられるよりも長い持続時間を有する、電気スパーク
を与えることが必要である。そのようなスパークは、点
火コイルを励起するための交流（「Ａ．Ｃ．」）エネル
ギ源を用いることにより、発生させることができる。し
かしながら、単純な交流エネルギ源は、点火プラグのス
パーク・ギャップを横断するスパークを開始する（スパ
ーク・ギャップを「イオン化する」とも呼ばれる）ため
に十分なパワーすなわち電力を放出しない。高電圧放電
は、スパークを開始させるために必要であり、スパーク
・ギャップを形成する電極が汚れている場合には、特に
必要である。そのような汚れは、海の環境においては、
特に一般的である。
（すなわち、燃料噴射装置）を用いて燃料をシリンダの
中に注入する内燃機関においては、燃料は、「層状」を
なすことが多い。すなわち、燃料は、霧状にされて燃料
及び酸素が複合したクラウドすなわち雲状体となること
が多い。層状になった燃料のクラウドを完全に発火させ
るためには、通常の容量性の放電点火装置によって通常
与えられるよりも長い持続時間を有する、電気スパーク
を与えることが必要である。そのようなスパークは、点
火コイルを励起するための交流（「Ａ．Ｃ．」）エネル
ギ源を用いることにより、発生させることができる。し
かしながら、単純な交流エネルギ源は、点火プラグのス
パーク・ギャップを横断するスパークを開始する（スパ
ーク・ギャップを「イオン化する」とも呼ばれる）ため
に十分なパワーすなわち電力を放出しない。高電圧放電
は、スパークを開始させるために必要であり、スパーク
・ギャップを形成する電極が汚れている場合には、特に
必要である。そのような汚れは、海の環境においては、
特に一般的である。
【０００４】従って、容量性の放電点火回路が、高速
（すなわち、持続時間が短い）で高電圧の放電を行うと
共に、交流エネルギ源によって燃焼を維持することので
きる、内燃機関用の点火回路を提供することが望まれて
いる。
（すなわち、持続時間が短い）で高電圧の放電を行うと
共に、交流エネルギ源によって燃焼を維持することので
きる、内燃機関用の点火回路を提供することが望まれて
いる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】従って、本発明は、高電
圧充電キャパシタに接続された電子制御ユニット（「Ｅ
ＣＵ」）と、上記キャパシタの電圧電荷を点火コイルに
放電するためのシリコン制御型の整流器（「ＳＣＲ」）
と、上記ＥＣＵ及び充電コイルに接続され、充電コイル
に持続する点火電流を発生させるための、交流発電機と
を備える、点火回路を提供する。
圧充電キャパシタに接続された電子制御ユニット（「Ｅ
ＣＵ」）と、上記キャパシタの電圧電荷を点火コイルに
放電するためのシリコン制御型の整流器（「ＳＣＲ」）
と、上記ＥＣＵ及び充電コイルに接続され、充電コイル
に持続する点火電流を発生させるための、交流発電機と
を備える、点火回路を提供する。
【０００６】より詳細に言えば、点火回路は、フライホ
イールの充電コイル、直流（「Ｄ．Ｃ．」）バッテリ電
圧、あるいは、点火キャパシタすなわち点火コンデンサ
を充電するためのフュエルインジェクタの如き他の要素
からの残留電圧のいずれかを用いることのできる、キャ
パシタ充電回路を備える。点火キャパシタは、点火回路
の電子制御ユニットによってトリガされる、シリコン制
御型の整流器（「ＳＣＲ」）に接続されている。点火回
路は、また、３つの一次巻線、並びに、単一の二次巻線
を有する、充電コイルを備えている。上記３つの一次巻
線の中の第１の一次巻線は、上記ＳＣＲに接続されてお
り、これにより、ＳＣＲがＥＣＵからトリガ信号を受信
すると、点火キャパシタの電圧が、上記第１の一次巻線
に放電され、従って、点火プラグのスパーク・ギャップ
を横断して飛ぶすなわちスパーク・ギャップをイオン化
する電気スパークを生じさせる、高電圧を上記二次巻線
に発生させる。
イールの充電コイル、直流（「Ｄ．Ｃ．」）バッテリ電
圧、あるいは、点火キャパシタすなわち点火コンデンサ
を充電するためのフュエルインジェクタの如き他の要素
からの残留電圧のいずれかを用いることのできる、キャ
パシタ充電回路を備える。点火キャパシタは、点火回路
の電子制御ユニットによってトリガされる、シリコン制
御型の整流器（「ＳＣＲ」）に接続されている。点火回
路は、また、３つの一次巻線、並びに、単一の二次巻線
を有する、充電コイルを備えている。上記３つの一次巻
線の中の第１の一次巻線は、上記ＳＣＲに接続されてお
り、これにより、ＳＣＲがＥＣＵからトリガ信号を受信
すると、点火キャパシタの電圧が、上記第１の一次巻線
に放電され、従って、点火プラグのスパーク・ギャップ
を横断して飛ぶすなわちスパーク・ギャップをイオン化
する電気スパークを生じさせる、高電圧を上記二次巻線
に発生させる。
【０００７】上記電子制御ユニットも、プッシュプル式
のＤ．Ｃ．／Ａ．Ｃ．コンバータに接続されている。こ
のＤ．Ｃ．／Ａ．Ｃ．コンバータは、Ｄ．Ｃ．バッテリ
に接続された一対のトランジスタを備えている。これら
一対のトランジスタの一方は、点火コイルの第２の一次
巻線に接続されており、一方、他方のトランジスタは、
点火コイルの第３の一次巻線に接続されている。ＥＣＵ
からの信号に応答して、上記トランジスタは交互に励起
され（換言すれば、「オン」し）、点火コイルの二次巻
線にＡ．Ｃ．電流波形を発生させる。上記トランジスタ
は、上記キャパシタからの電気エネルギの放電に同期し
て励起され、燃料の層状のクラウドを完全に燃焼させる
ために十分な時間にわたって、スパーク・ギャップを横
断する電気スパークを維持する。
のＤ．Ｃ．／Ａ．Ｃ．コンバータに接続されている。こ
のＤ．Ｃ．／Ａ．Ｃ．コンバータは、Ｄ．Ｃ．バッテリ
に接続された一対のトランジスタを備えている。これら
一対のトランジスタの一方は、点火コイルの第２の一次
巻線に接続されており、一方、他方のトランジスタは、
点火コイルの第３の一次巻線に接続されている。ＥＣＵ
からの信号に応答して、上記トランジスタは交互に励起
され（換言すれば、「オン」し）、点火コイルの二次巻
線にＡ．Ｃ．電流波形を発生させる。上記トランジスタ
は、上記キャパシタからの電気エネルギの放電に同期し
て励起され、燃料の層状のクラウドを完全に燃焼させる
ために十分な時間にわたって、スパーク・ギャップを横
断する電気スパークを維持する。
【０００８】本発明は、また、スパークを発生させるた
めの二次巻線と、第１及び第２の一次巻線とを有する、
変圧器と；上記第１の一次巻線に接続されていて、上記
変圧器に高エネルギの容量性放電電圧を与える、キャパ
シタと；上記第２の一次巻線に接続されていて、交流電
圧を発生するための、電圧発生手段と；上記キャパシタ
及び上記電圧発生手段に接続されていて、上記高エネル
ギの容量性放電電圧を上記第１の一次巻線に放電させる
ための制御信号を発生すると共に、上記電圧発生手段に
制御信号を与えて上記交流電圧を発生させるための、制
御回路手段と；を備える、内燃機関用の点火回路を提供
する。
めの二次巻線と、第１及び第２の一次巻線とを有する、
変圧器と；上記第１の一次巻線に接続されていて、上記
変圧器に高エネルギの容量性放電電圧を与える、キャパ
シタと；上記第２の一次巻線に接続されていて、交流電
圧を発生するための、電圧発生手段と；上記キャパシタ
及び上記電圧発生手段に接続されていて、上記高エネル
ギの容量性放電電圧を上記第１の一次巻線に放電させる
ための制御信号を発生すると共に、上記電圧発生手段に
制御信号を与えて上記交流電圧を発生させるための、制
御回路手段と；を備える、内燃機関用の点火回路を提供
する。
【０００９】本発明は、また、スパークを発生させるた
めの二次巻線と、第１及び第２の一次巻線とを有してい
る、変圧器と；上記第１及び第２の一次巻線に接続され
ていて、電子的な点火信号を発生する、電子制御ユニッ
トと；上記第１の一次巻線に接続されていて、上記変圧
器に高エネルギの容量性放電電圧を与える、キャパシタ
と；上記キャパシタに接続されていて、上記電子制御ユ
ニットからの信号に応答して、上記変圧器に高エネルギ
の容量性放電電圧を放電するための、スイッチ手段と；
上記第２の一次巻線に接続されていて、上記電子制御ユ
ニットからの信号に応答して、上記二次巻線に交流電圧
を与えるための、交流電源と；を備える、内燃機関用の
点火回路を提供する。
めの二次巻線と、第１及び第２の一次巻線とを有してい
る、変圧器と；上記第１及び第２の一次巻線に接続され
ていて、電子的な点火信号を発生する、電子制御ユニッ
トと；上記第１の一次巻線に接続されていて、上記変圧
器に高エネルギの容量性放電電圧を与える、キャパシタ
と；上記キャパシタに接続されていて、上記電子制御ユ
ニットからの信号に応答して、上記変圧器に高エネルギ
の容量性放電電圧を放電するための、スイッチ手段と；
上記第２の一次巻線に接続されていて、上記電子制御ユ
ニットからの信号に応答して、上記二次巻線に交流電圧
を与えるための、交流電源と；を備える、内燃機関用の
点火回路を提供する。
【００１０】本発明は、更に、スパークを発生させるた
めの二次巻線と、第１、第２及び第３の一次巻線とを有
する、変圧器と；上記第１、第２及び第３の一次巻線に
接続されていて、電子的な点火信号を発生する、電子回
路ユニットと；上記第１の一次巻線に接続されたカソー
ドと、上記電子制御ユニットに接続されたトリガ入力
と、アノードとを含む、シリコン制御型の整流器と；上
記アノードに接続されたキャパシタと、上記キャパシタ
に接続されて該キャパシタに高電圧を発生させるキャパ
シタ充電回路とを有している、容量性の放電回路と；上
記第２及び第３の一次巻線に接続された、直流エネルギ
源と、上記第２の一次巻線と、上記直流エネルギ源と、
上記電子制御ユニットとに接続された、第１のトランジ
スタと；上記第３の一次巻線と、上記直流エネルギ源
と；上記電子制御ユニットと、上記第１のトランジスタ
とに接続された、第２のトランジスタと；を備える、内
燃機関用の点火回路を提供する。
めの二次巻線と、第１、第２及び第３の一次巻線とを有
する、変圧器と；上記第１、第２及び第３の一次巻線に
接続されていて、電子的な点火信号を発生する、電子回
路ユニットと；上記第１の一次巻線に接続されたカソー
ドと、上記電子制御ユニットに接続されたトリガ入力
と、アノードとを含む、シリコン制御型の整流器と；上
記アノードに接続されたキャパシタと、上記キャパシタ
に接続されて該キャパシタに高電圧を発生させるキャパ
シタ充電回路とを有している、容量性の放電回路と；上
記第２及び第３の一次巻線に接続された、直流エネルギ
源と、上記第２の一次巻線と、上記直流エネルギ源と、
上記電子制御ユニットとに接続された、第１のトランジ
スタと；上記第３の一次巻線と、上記直流エネルギ源
と；上記電子制御ユニットと、上記第１のトランジスタ
とに接続された、第２のトランジスタと；を備える、内
燃機関用の点火回路を提供する。
【００１１】本発明の利点は、持続するＡ．Ｃ．電気成
分を有する点火信号を発生する、容量性の放電点火回路
を提供することである。
分を有する点火信号を発生する、容量性の放電点火回路
を提供することである。
【００１２】本発明の別の利点は、シリンダの中の燃焼
を完全にするために十分な量のエネルギを維持する、信
頼性のある容量性の放電スパークを発生する、点火装置
を提供することである。
を完全にするために十分な量のエネルギを維持する、信
頼性のある容量性の放電スパークを発生する、点火装置
を提供することである。
【００１３】本発明の他の利点は、内燃機関のＥＣＵで
容易に制御することができる、点火装置を提供すること
である。
容易に制御することができる、点火装置を提供すること
である。
【００１４】本発明の他の特徴及び利点は、以下の詳細
な説明及び請求の範囲に記載されている。
な説明及び請求の範囲に記載されている。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の一実施例を詳細に説明す
る前に、本発明は、その適用の際に、以下の記載におい
て説明する又は図面に示す詳細な構造及び構成要素の配
列に限定されるものではないことを理解する必要があ
る。本発明は、他の実施例として構成することができ、
また、種々の態様で実施するすなわち実行することがで
きる。また、本明細書で使用する用語及び術語は、説明
を行うためのものであって、限定的なものと見なすべき
ではないことも理解する必要がある。
る前に、本発明は、その適用の際に、以下の記載におい
て説明する又は図面に示す詳細な構造及び構成要素の配
列に限定されるものではないことを理解する必要があ
る。本発明は、他の実施例として構成することができ、
また、種々の態様で実施するすなわち実行することがで
きる。また、本明細書で使用する用語及び術語は、説明
を行うためのものであって、限定的なものと見なすべき
ではないことも理解する必要がある。
【００１６】図１に部分的に示されているのは、内燃機
関すなわちエンジン２であって、この内燃機関は、該内
燃機関２用のハイブリッド点火回路４（図２にだけ示
す）を備えている。エンジン２の１つのシリンダ６が、
図１に示されている。エンジン２は、クランクケースチ
ャンバ１０を形成すると共に、該クランクケースチャン
バの中で回転可能なクランクシャフト１２を有してい
る、クランクケース８を備えている。エンジンブロック
１４が、シリンダ６を形成している。エンジンブロック
１４は、また、吸気口１６を形成しており、この吸気口
は、移送通路１８を介して、シリンダ６とクランクケー
スチャンバ１０との間に連通している。エンジンブロッ
ク１４は、更に、排気口２０も形成している。ピストン
２２が、シリンダ６の中で往復運動可能であり、上記ピ
ストン２２は、クランクピン２４によってクランクシャ
フト１２に接続されていて、該クランクシャフトを駆動
するようになされている。シリンダヘッド２６が、シリ
ンダ６の上方端を閉止して、燃焼室２８を形成してい
る。エンジン２は、また、フュエルインジェクタすなわ
ち燃料噴射管３０を備えており、該フュエルインジェク
タは、燃焼室２８の中に燃料を注入するように、シリン
ダヘッド２６に取り付けられている。点火プラグ３２
が、シリンダヘッド２６に取り付けられていて、燃焼室
２８の中に伸長している。
関すなわちエンジン２であって、この内燃機関は、該内
燃機関２用のハイブリッド点火回路４（図２にだけ示
す）を備えている。エンジン２の１つのシリンダ６が、
図１に示されている。エンジン２は、クランクケースチ
ャンバ１０を形成すると共に、該クランクケースチャン
バの中で回転可能なクランクシャフト１２を有してい
る、クランクケース８を備えている。エンジンブロック
１４が、シリンダ６を形成している。エンジンブロック
１４は、また、吸気口１６を形成しており、この吸気口
は、移送通路１８を介して、シリンダ６とクランクケー
スチャンバ１０との間に連通している。エンジンブロッ
ク１４は、更に、排気口２０も形成している。ピストン
２２が、シリンダ６の中で往復運動可能であり、上記ピ
ストン２２は、クランクピン２４によってクランクシャ
フト１２に接続されていて、該クランクシャフトを駆動
するようになされている。シリンダヘッド２６が、シリ
ンダ６の上方端を閉止して、燃焼室２８を形成してい
る。エンジン２は、また、フュエルインジェクタすなわ
ち燃料噴射管３０を備えており、該フュエルインジェク
タは、燃焼室２８の中に燃料を注入するように、シリン
ダヘッド２６に取り付けられている。点火プラグ３２
が、シリンダヘッド２６に取り付けられていて、燃焼室
２８の中に伸長している。
【００１７】上述のように、図２に示されているのは、
点火回路４であって、この点火回路は、内燃機関２のシ
リンダ（単数又は複数）の中における燃料の燃焼を制御
するためのものである。点火回路４は、船の推進装置用
の内燃機関と共に使用されるのが好ましいが、この点火
回路４は、例えば、自動車、トラック、機関車等に使用
される内燃機関の如き、どのような内燃機関と共に使用
することができる。
点火回路４であって、この点火回路は、内燃機関２のシ
リンダ（単数又は複数）の中における燃料の燃焼を制御
するためのものである。点火回路４は、船の推進装置用
の内燃機関と共に使用されるのが好ましいが、この点火
回路４は、例えば、自動車、トラック、機関車等に使用
される内燃機関の如き、どのような内燃機関と共に使用
することができる。
【００１８】点火回路４は、電子制御ユニット（”ＥＣ
Ｕ”）３４を備えている。点火回路４は、また、ＥＣＵ
３４に電気的に接続された、クランクシャフト位置セン
サ３８（単に概略的に示す）を備えている。クランクシ
ャフト位置センサ３８は、クランクシャフト１２の回転
位置を検知するために、クランクシャフト１２の近くに
設けられていて、クランクシャフトに応答して電気信号
を発生する。クランクシャフト位置信号は、ＥＣＵ３４
に入力され、該ＥＣＵは、上記クランクシャフト位置信
号を用いて、内燃機関２の点火を調時する。
Ｕ”）３４を備えている。点火回路４は、また、ＥＣＵ
３４に電気的に接続された、クランクシャフト位置セン
サ３８（単に概略的に示す）を備えている。クランクシ
ャフト位置センサ３８は、クランクシャフト１２の回転
位置を検知するために、クランクシャフト１２の近くに
設けられていて、クランクシャフトに応答して電気信号
を発生する。クランクシャフト位置信号は、ＥＣＵ３４
に入力され、該ＥＣＵは、上記クランクシャフト位置信
号を用いて、内燃機関２の点火を調時する。
【００１９】一般的には、点火回路４は、また、ＥＣＵ
３４に接続された容量性の放電回路すなわち容量性の放
電手段４２と、ＥＣＵ３４に接続されたＡ．Ｃ．電圧発
電機すなわち発電手段４６と、変圧器５０とを備えてい
る。変圧器５０は、容量性の放電回路４２に接続された
第１の一次巻線５４を備えており、また、Ａ．Ｃ．電圧
発電機４６に接続された第２及び第３の一次巻線５８、
６２も備えている。変圧器５０は、また、この変圧器５
０の一次巻線５４、５８、６２に電磁結合された二次巻
線６６を備えている。この二次巻線６６は、一対の電気
端子７０に電気的に接続されている。当業界において一
般に知られているように、点火プラグ３２は、電気端子
７０に接続されており、これにより、変圧器５０の一次
巻線５４、５８、６２を通る電流が、変圧器５０の二次
巻線６６に電流を発生させ、従って、点火プラグ３２の
スパーク・ギャップを横断して飛ぶすなわちスパーク・
ギャップをイオン化するスパークすなわち火花を生じさ
せる。
３４に接続された容量性の放電回路すなわち容量性の放
電手段４２と、ＥＣＵ３４に接続されたＡ．Ｃ．電圧発
電機すなわち発電手段４６と、変圧器５０とを備えてい
る。変圧器５０は、容量性の放電回路４２に接続された
第１の一次巻線５４を備えており、また、Ａ．Ｃ．電圧
発電機４６に接続された第２及び第３の一次巻線５８、
６２も備えている。変圧器５０は、また、この変圧器５
０の一次巻線５４、５８、６２に電磁結合された二次巻
線６６を備えている。この二次巻線６６は、一対の電気
端子７０に電気的に接続されている。当業界において一
般に知られているように、点火プラグ３２は、電気端子
７０に接続されており、これにより、変圧器５０の一次
巻線５４、５８、６２を通る電流が、変圧器５０の二次
巻線６６に電流を発生させ、従って、点火プラグ３２の
スパーク・ギャップを横断して飛ぶすなわちスパーク・
ギャップをイオン化するスパークすなわち火花を生じさ
せる。
【００２０】容量性の放電回路４２は、高電圧キャパシ
タすなわちコンデンサ７４と、変圧器５０の第１の一次
巻線５４に直列に接続されたＳＣＲ７８とを備えてい
る。すなわち、ＳＣＲ７８のアノード７９は、キャパシ
タ７４に接続されており、カソード８０は、一次巻線５
４に接続されている。容量性の放電回路４２は、また、
キャパシタ充電回路８２を備えており、このキャパシタ
充電回路は、キャパシタ７４、並びに、アノード７９に
接続されていて、キャパシタ７４に蓄積される電圧電荷
を発生させる。適宜な回路８２を用いて、キャパシタ７
４を充電することができる。例えば、電荷は、内燃機関
２のフライホイールに取り付けられたコイルを充電する
ことにより、発生させることができ、あるいは、電荷
は、キャパシタ７４をＤ．Ｃ．バッテリ又は他のタイプ
のＤ．Ｃ．電圧源に単に接続することにより、発生させ
ることができる。ＳＣＲ７８は、ＥＣＵ３４に接続され
たトリガ入力８６を有しており、このトリガ入力は、Ｅ
ＣＵ３４から信号を受け取って、キャパシタ７４によっ
て蓄積された電圧電荷を放電する。
タすなわちコンデンサ７４と、変圧器５０の第１の一次
巻線５４に直列に接続されたＳＣＲ７８とを備えてい
る。すなわち、ＳＣＲ７８のアノード７９は、キャパシ
タ７４に接続されており、カソード８０は、一次巻線５
４に接続されている。容量性の放電回路４２は、また、
キャパシタ充電回路８２を備えており、このキャパシタ
充電回路は、キャパシタ７４、並びに、アノード７９に
接続されていて、キャパシタ７４に蓄積される電圧電荷
を発生させる。適宜な回路８２を用いて、キャパシタ７
４を充電することができる。例えば、電荷は、内燃機関
２のフライホイールに取り付けられたコイルを充電する
ことにより、発生させることができ、あるいは、電荷
は、キャパシタ７４をＤ．Ｃ．バッテリ又は他のタイプ
のＤ．Ｃ．電圧源に単に接続することにより、発生させ
ることができる。ＳＣＲ７８は、ＥＣＵ３４に接続され
たトリガ入力８６を有しており、このトリガ入力は、Ｅ
ＣＵ３４から信号を受け取って、キャパシタ７４によっ
て蓄積された電圧電荷を放電する。
【００２１】交流電圧発電機４６は、第１のトランジス
タ９０と、第２のトランジスタ１０６とを備えており、
上記第１のトランジスタ９０は、ベース９４と、エミッ
タ９８と、コレクタ１０２とを有しており、また、上記
第２のトランジスタ１０６は、ベース１１０と、エミッ
タ１１４と、コレクタ１１８とを有している。トランジ
スタ９０及び１０６のベース９４、１１０は、それぞ
れ、ＥＣＵ３４に接続されている。トランジスタ９０及
び１０６は、プッシュプル型のＤ．Ｃ．／Ａ．Ｃ．電圧
コンバータを形成するように、互いに接続されている。
すなわち、エミッタ９８は、抵抗器１２２、１２６を介
して、エミッタ１１４に接続されている。コレクタ１０
２は、一次巻線５８に接続されており、また、コレクタ
１１８は、一次巻線６２に接続されている。交流電圧発
電機は、Ｄ．Ｃ．バッテリ１３０を備えており、このバ
ッテリは、抵抗器１２２、１２６の間に接続された負の
端子１３４と、一次巻線５８、６２の間に接続された正
の端子１３８とを有している。
タ９０と、第２のトランジスタ１０６とを備えており、
上記第１のトランジスタ９０は、ベース９４と、エミッ
タ９８と、コレクタ１０２とを有しており、また、上記
第２のトランジスタ１０６は、ベース１１０と、エミッ
タ１１４と、コレクタ１１８とを有している。トランジ
スタ９０及び１０６のベース９４、１１０は、それぞ
れ、ＥＣＵ３４に接続されている。トランジスタ９０及
び１０６は、プッシュプル型のＤ．Ｃ．／Ａ．Ｃ．電圧
コンバータを形成するように、互いに接続されている。
すなわち、エミッタ９８は、抵抗器１２２、１２６を介
して、エミッタ１１４に接続されている。コレクタ１０
２は、一次巻線５８に接続されており、また、コレクタ
１１８は、一次巻線６２に接続されている。交流電圧発
電機は、Ｄ．Ｃ．バッテリ１３０を備えており、このバ
ッテリは、抵抗器１２２、１２６の間に接続された負の
端子１３４と、一次巻線５８、６２の間に接続された正
の端子１３８とを有している。
【００２２】作動の際には、キャパシタ充電回路８２
は、キャパシタ７４を約３００ボルトまで充電する。同
時に、ＥＣＵ３４は、クランクシャフトの位置を監視す
る。ＥＣＵ３４が、シリンダの中の燃料の燃焼が必要と
されていると判断する（クランクシャフトの位置に基づ
いて）と、ＥＣＵ３４は、ＳＣＲゲートトリガ信号をＳ
ＣＲ７８に送って、キャパシタ７４の３００ボルトの電
荷を一次巻線５４に放電する。電圧は、一次巻線５４を
通って放電して、二次巻線６６に電圧を発生させ、スパ
ーク・ギャップをイオン化するスパークを開始させる。
スパーク・ギャップがイオン化されるのとほぼ同時に、
ＥＣＵ３４は、反対方向に振動する一対の方形波制御信
号（振動する一方の方形波制御信号が、振動する他方の
方形波制御信号から位相に関して１８０°だけずれてい
ること）をトランジスタ９０、１０６に発生させる。ト
ランジスタ９０、１０６は、プッシュプル式に「オン」
及び「オフ」するスイッチング動作をして、シリンダの
中の燃料を完全に燃焼させるのに必要とされる時間にわ
たってイオン化（すなわちスパーク）を維持するのに十
分な交流を発生させる。イオン化の容量性の放電部分
は、約５０マイクロ秒の継続時間を有しており、また、
イオン化の容量性の放電部分及び交流部分の複合された
部分は、約２，０００乃至４，０００マイクロ秒の継続
時間を有していることが好ましい。必要であれば、ＥＣ
Ｕ３４は、イオン化の持続時間を調節し、より高い速度
において、点火回路が不必要な電力を浪費しないように
することができる。例えば、より高い速度においては、
全イオン化持続時間は、約５００マイクロ秒程度まで減
少させることができる。
は、キャパシタ７４を約３００ボルトまで充電する。同
時に、ＥＣＵ３４は、クランクシャフトの位置を監視す
る。ＥＣＵ３４が、シリンダの中の燃料の燃焼が必要と
されていると判断する（クランクシャフトの位置に基づ
いて）と、ＥＣＵ３４は、ＳＣＲゲートトリガ信号をＳ
ＣＲ７８に送って、キャパシタ７４の３００ボルトの電
荷を一次巻線５４に放電する。電圧は、一次巻線５４を
通って放電して、二次巻線６６に電圧を発生させ、スパ
ーク・ギャップをイオン化するスパークを開始させる。
スパーク・ギャップがイオン化されるのとほぼ同時に、
ＥＣＵ３４は、反対方向に振動する一対の方形波制御信
号（振動する一方の方形波制御信号が、振動する他方の
方形波制御信号から位相に関して１８０°だけずれてい
ること）をトランジスタ９０、１０６に発生させる。ト
ランジスタ９０、１０６は、プッシュプル式に「オン」
及び「オフ」するスイッチング動作をして、シリンダの
中の燃料を完全に燃焼させるのに必要とされる時間にわ
たってイオン化（すなわちスパーク）を維持するのに十
分な交流を発生させる。イオン化の容量性の放電部分
は、約５０マイクロ秒の継続時間を有しており、また、
イオン化の容量性の放電部分及び交流部分の複合された
部分は、約２，０００乃至４，０００マイクロ秒の継続
時間を有していることが好ましい。必要であれば、ＥＣ
Ｕ３４は、イオン化の持続時間を調節し、より高い速度
において、点火回路が不必要な電力を浪費しないように
することができる。例えば、より高い速度においては、
全イオン化持続時間は、約５００マイクロ秒程度まで減
少させることができる。
【００２３】本発明の種々の詳細は、請求の範囲に記載
されている。
されている。
【図１】本発明を具体化する内燃機関の部分的な断面図
である。
である。
【図２】図１の内燃機関用の点火回路の概略図である。
２ エンジン ４ 点火回路 ３４ 電子制御ユニット（ＥＣＵ） ３８ クランクシャフト位置センサ ４６ 電圧発生手段（Ａ．Ｃ．電圧発電機） ５０ 変圧器 ５４、５８、６２ 一次巻線 ６６ 二次巻線 ７４ キャパシタ ７８ シリコン制御型の整流器（ＳＣＲ） ８２ キャパシタ充電回路 ９０、１０６ トランジスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マシュー・ジョセフ・エドワーズ アメリカ合衆国イリノイ州60016，デス・ プレインズ，ワシントン・ストリート 1247，アパートメント １ビー
Claims (14)
- 【請求項１】 内燃機関用の点火回路であって、 スパークを発生させるための二次巻線と、第１及び第２
の一次巻線とを有する、変圧器と、 前記第１の一次巻線に接続されていて、前記変圧器に高
エネルギの容量性放電電圧を与える、キャパシタと、 前記第２の一次巻線に接続されていて、交流電圧を発生
するための、電圧発生手段と、 前記キャパシタ及び前記電圧発生手段に接続されてい
て、前記高エネルギの容量性放電電圧を前記第１の一次
巻線に放電させるための制御信号を発生すると共に、前
記電圧発生手段に制御信号を与えて前記交流電圧を発生
させるための、制御回路手段とを備えることを特徴とす
る、内燃機関用の点火回路。 - 【請求項２】 請求項１の内燃機関用の点火回路におい
て、前記制御回路手段が、電子制御ユニットを含むこと
を特徴とする、内燃機関用の点火回路。 - 【請求項３】 請求項１の内燃機関用の点火回路におい
て、前記電圧発生手段が、直流／交流コンバータを含む
ことを特徴とする、内燃機関用の点火回路。 - 【請求項４】 請求項１の内燃機関用の点火回路におい
て、前記電圧発生手段が、一対のトランジスタを備えて
おり、これら一対のトランジスタは、直列に接続されて
いて、プッシュプル式の直流／交流コンバータを形成す
ることを特徴とする、内燃機関用の点火回路。 - 【請求項５】 請求項１の内燃機関用の点火回路におい
て、前記キャパシタを充電するためのキャパシタ充電回
路を含むことを特徴とする、内燃機関用の点火回路。 - 【請求項６】 請求項１の内燃機関用の点火回路におい
て、前記キャパシタに接続されたシリコン制御型の整流
器を備えており、前記制御回路手段が、前記シリコン制
御型の整流器に接続された電子制御ユニットを有してお
り、該電子制御ユニットが、前記シリコン制御型の整流
器を選択的にトリガして、前記キャパシタを前記第１の
一次巻線に放電させることを特徴とする、内燃機関用の
点火回路。 - 【請求項７】 請求項１の内燃機関用の点火回路におい
て、前記制御回路手段に接続されたクランクシャフト位
置センサを含むことを特徴とする、内燃機関用の点火回
路。 - 【請求項８】 内燃機関用の点火回路であって、 スパークを発生させるための二次巻線と、第１、第２及
び第３の一次巻線とを有している、変圧器と、 電子的な点火信号を発生する電子制御ユニットと、 前記第１の一次巻線に接続されていて、前記変圧器に高
エネルギの容量性放電電圧を与える、キャパシタと、 前記キャパシタに接続されていて、前記電子制御ユニッ
トからの信号に応答して、前記変圧器に高エネルギの容
量性放電電圧を放電するための、スイッチ手段と、 前記第２及び第３の一次巻線に接続されていて、前記電
子制御ユニットからの信号に応答して、前記二次巻線に
交流電圧を与えるための、交流電源とを備えることを特
徴とする、内燃機関用の点火回路。 - 【請求項９】 請求項８の内燃機関用の点火回路におい
て、前記交流電源が、直流／交流コンバータを含むこと
を特徴とする、内燃機関用の点火回路。 - 【請求項１０】 請求項８の内燃機関用の点火回路にお
いて、前記交流電源が、一対のトランジスタを有してお
り、これらトランジスタは、直列に接続されていて、プ
ッシュプル式の直流／交流コンバータを形成することを
特徴とする、内燃機関用の点火回路。 - 【請求項１１】 請求項８の内燃機関用の点火回路にお
いて、前記キャパシタを充電するためのキャパシタ充電
回路を含むことを特徴とする、内燃機関用の点火回路。 - 【請求項１２】 請求項８の内燃機関用の点火回路にお
いて、前記キャパシタに接続されたシリコン制御型の整
流器を含んでおり、前記電子制御ユニットが、前記シリ
コン制御型の整流器に接続されていて、該シリコン制御
型の整流器を選択的にトリガして、前記キャパシタを前
記第１の一次巻線に放電させることを特徴とする、内燃
機関用の点火回路。 - 【請求項１３】 請求項８の内燃機関用の点火回路にお
いて、前記電子制御ユニットに接続されたクランクシャ
フト位置センサを備えることを特徴とする、内燃機関用
の点火回路。 - 【請求項１４】 内燃機関用の点火回路であって、 スパークを発生させるための二次巻線と、第１、第２及
び第３の一次巻線とを有する、変圧器と、 電子的な点火信号を発生する電子回路ユニットと、 前記第１の一次巻線に接続されたカソードと、前記電子
制御ユニットに接続されたトリガ入力と、アノードとを
含む、シリコン制御型の整流器と、前記アノードに接続
されたキャパシタと、前記キャパシタに接続されて該キ
ャパシタに高電圧を発生させるキャパシタ充電回路とを
有している、容量性の放電回路と、 前記第２及び第３の一次巻線に接続された、直流エネル
ギ源と、 前記第２の一次巻線と、前記直流エネルギ源と、前記電
子制御ユニットとに接続された、第１のトランジスタ
と、 前記第３の一次巻線と、前記直流エネルギ源と、前記電
子制御ユニットと、前記第１のトランジスタとに接続さ
れた、第２のトランジスタとを備えることを特徴とす
る、内燃機関用の点火回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US507692 | 1990-04-10 | ||
| US08/507,692 US5806504A (en) | 1995-07-25 | 1995-07-25 | Hybrid ignition circuit for an internal combustion engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0942127A true JPH0942127A (ja) | 1997-02-10 |
Family
ID=24019737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8187569A Pending JPH0942127A (ja) | 1995-07-25 | 1996-07-17 | 内燃機関用のハイブリッド点火回路 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5806504A (ja) |
| JP (1) | JPH0942127A (ja) |
| DE (1) | DE19625422A1 (ja) |
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| JP2011080381A (ja) * | 2009-10-05 | 2011-04-21 | Hanshin Electric Co Ltd | 内燃機関用点火装置 |
| EP2479420A2 (en) | 2011-01-24 | 2012-07-25 | Diamond Electric MFG. Co., Ltd. | Internal combustion engine ignition system |
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- 1996-07-17 JP JP8187569A patent/JPH0942127A/ja active Pending
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