JPS60252167A - 内燃機関のプラズマ点火装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、内燃機関の点火装置における点火コイルの
２次側に直流昇圧回路によって発生した点火エネルギー
を注入して、点火プラクの放電時間を長くするようにし
たプラズマ点火装置に関する。

僅ｆｌ権 従来のこの種の点火装置としては、例えば第１図に示す
ようなものがある。また、本出願人によって先に出願し
、既に公開された代表的なものに、特開昭５８−１６２
７７２号公報に記載されているものかある。

その点火装置は、通常の点火コイルと、その２次巻線に
２次出力を印加する直流昇圧回路の昇圧トランスとを一
体モールド化し、Ｉノかも点火コイルは変換効率の高い
閉磁路型としたものであって、この方式は既に放電時間
の長いブラスマ点火システムの基本となっている。

一方、第１図に示す従来例も同様であるが、直流昇性回
路１の動作期間の制御のためと、点火コイル２の１次巻
線Ｌ１の電流を断続するためのパワートランジスタＱ＋
のベースとに夫々別個に点火信号Ｓｌを入力するように
なっている。

直流昇圧回路１は、一般にＤＣ／ＤＣコンバータと称さ
れており１点火コイル２と一体モールト化された昇圧ト
ランス４．この昇圧トランス４の１次巻線Ｌ３に流れる
電流を断続するスイッチング用のトランジスタＱ２　、
Ｑｓ　、このトランジスタＱ２．Ｑ３のオン・オフ制御
用のトランジスタＱ４　、　Ｑｓ　、点火信号Ｓ１の後
縁（立下り〕でトリガされ所定の放電期間Ｄｓに対応す
るパルス信号Ｓ２を発生する単安定マルチバイブレータ
（以下「モノマルチ」と略称する）５、このモノマルチ
５の出力によってＮＯＲ回路６，７を介してゲートが開
かれるＡＮＤ回路８．Ｅｌ、無安定マルチバイブレータ
等で構成され５ＫＨｚ程度の方形波パルス信号を発生す
る発振器１０、この発振器１０の互いに位相の異なる出
力Ｓ３　、Ｓ３を′コンデンサＣ，，Ｃ２を介してＡＮ
Ｄ回路８．９に供給する回路に介挿したＡＮＤ回路１１
，１２．昇圧トランス４の２次巻線Ｌ４に発生する高電
圧を整流する全波整流回路ＳＲ，及びその出力を平滑す
るコンデンサＣ３等からなる。

そして、電源部６は、バッテリ電圧ＶＢを供給され、ス
イッチＳＷ及びヒユーズＦを経てコンデンサＣ４を充電
した電圧ｖ１と、さらにチョークコイルＣＨを介しレギ
ュレータ１３で安定化した電圧ｖ２とを出力する。

この電源部乙によるバッテリ電圧ＶＢにほぼ等しい出力
電圧Ｖ、を、点火コイル２の１次巻線Ｌ１の一端と、昇
圧（−ランス４の１次巻線Ｌ３の中点と、トランジスタ
Ｑ２．Ｑ３のコレクタに夫々供給し、電圧■２をモノマ
ルチ５と発振器１０及びＡＮＤ回路１１．１２の各一方
の入力端子に供給する。

この直流昇圧回路１の出力端（負側）ｄが点火コイル２
の２次巻線Ｌ２の一端すに一体モールド１４内で接続さ
Ｉ′Ｌでいる。

そして、この点火コイル２の２次巻線Ｌ２の他端はセン
タコート１５を介して配電器（ディストリビュータ）１
６のロータに接続され、さらにその各固定端子からハイ
テンションコード１７を介して各気筒に設けられた点火
プラク１８に接続されている。

次に、この第１図に示した従来のブラスマ点火装置の基
本動作を、第２図の波形図を参照して説明する。

ます、内燃機関の回転に同期して発生されるか、あるい
はマイコン制御回路中のＲＯＭ内のテーブルに記憶され
て所定のタイミングで発生される点火イｎ号Ｓ＋　（第
２図Ａ）をパワートランジスタＱ１が受けると、このパ
ワートランジスタＱ１のコレクタと点火コイル２の１次
巻線Ｌｌ　との接続点ａに点火コイル２の１次遮断電流
Ｉ＋　（第２図Ｂ）が発生する。

この電流■１の遮断時ｔ工に点火コイル２の２次巻線Ｌ
　２に第２図Ｈに示す点火パルスＰＩが発生し、これか
配電器１６を介して所定の点火プラク１８に印加される
ので、その点火プラク１８に放電破壊電圧が発生して点
火放電を開始する。

また、同時に入力した点火信号Ｓ１によって、直流昇圧
回路１のモノマルチ５が所定の放電期間Ｄｓに対応する
パルス幅の信号Ｓ２を出力してその動作期間を決める。

このパルス信号Ｓ２によって制御されるゲート回路とし
て作用するＡＮＤ回路８，９には１発振器１０からの発
振パルス出力Ｓ３．Ｓ３か夫々ＡＮＤ回路１１．１２を
介して入力されているので、アンド回路８２日の出力と
して、第２図Ｃ及びＤに示すように、相互に位相が異っ
た発振パルス列信号Ｓ４．Ｓ５が動作期間中出力され、
１−ランジスタＱ４．Ｑ５を介してトランジスタＱ２゜
Ｑｓを交互にオン・オフさせ、昇圧１−ランス４の１次
巻線回路を半分ずつ交互にスイッチングする。

したがって、点火プラク１８の放電破壊と同時に昇圧ト
ランス４の２次側に高電圧が発生し、余波整流回路ＳＲ
，とコンデンサＣ３によって整流・平滑され、出力端ｄ
には第２図Ｅ、Ｆに示すように−２〜−３ＫＶの負の出
力高電圧ＶＨ，５０〜６０ｍ、Ａの出力電流が発生し、
点火プラク１８には先に発生した放電破壊電圧に引続し
て、放電時間Ｄｓ中、第２図Ｇ及びＨに示すように点火
電流Ｉ　ｓ　１　（５０−６０ｍＡ）、点火電圧Ｖｓの
点大工不ルキーが注入され、プラズマ放電を持続する。

また、内燃機関が特定の運転条件、例えば市街地走行時
等における気筒内のカス流動を強化する運転条件では放
電切れが発生しやすくなるため、その運転条件をエンジ
ン回転数、吸入負圧などを検知することによって特定し
て、発振器１０を制御して発振周波数を高く０２強カス
流動中の放電安定性を確保していた。

しかしながら、このような従来のプラズマ点火装置にあ
っては、エンジンの燃焼を短縮して燃焼変動を抑制し、
始動完爆を促進して加速応答性を向上し、燃費改良や希
薄焼限界を拡大する初期燃焼期間の短縮を図ることがで
きるが、より一層の急速燃焼を達成する一方法として、
気筒内でのガス流動を強化すると１点火のアーク放電か
流速によって流されて放電切れが発生する恐れがあるた
め、直流昇圧回路１の出力電流ＩＨを５０〜６０ｍＡと
高くし、アーク電流ｉｓｌを増すことによって放電切れ
による点火性能の悪化を防止していた。

その結果、直流昇圧回路１の出力を増加するため、昇圧
トランス４の大型化、その１次側のスイッチング電流増
による昇圧回路の各構成部品の大型化に伴なうコスト増
及びそれによる消費電力増加を招き、実質燃費のマイナ
ス要因となり、燃焼改善効果が相殺されるという問題点
があった。

■−敗 この発明は上記の問題点に着目してなされたもので、直
流昇圧回路の出力電流を小さくして、直流昇圧回路自体
を小形軽量化及び低コスト化し、しかも燃焼改善に必要
な放電時間を確実に保つようにすることを目的とする。

隻−隨 そのため、この発明による内燃機関のプラズマ点火装置
は、点火コイルの１次電流を断電するパワートランジス
タのベースに、所定のタイミングで発生する通常の点火
信号に重畳して直流昇圧回路内の昇圧トランスの１次側
のスイッチング用トランジスタの作動用発振パルスを印
加する回路を設け、点火プラクに放電破壊を発生させた
後も点火コイルの２次側に複数回のパルス状高電圧を発
生させ、それを直流昇圧回路の出力電圧に重畳して点火
プラクに印加するようにしたものである。

口Ｊ 以下、添付図面の第６図以降を参照して、この発明の詳
細な説明する。

第６図は、この発明の一実施例を示す回路図であり、第
１図と同一部分には同一符号を付してそれらの説明は省
略する。また、電源部ろは図示も省略している。

この実施例では、点火コイル２の１次巻線り。

に遮断電流を発生させるためのパワートランジスタＱ１
のベースに、所定のタイミングで発生する通常の点火信
号Ｓ１を端子２０から逆流防止用ダイオードＤ１を介し
て印加する回路２１に、ＡＮ逆流防止用ダイオードＤ２
を介して重畳して印加する回路２２を設けている。

この実施例の動作を第４図に示す波形図を参照して説明
する。

パワー１〜ランジスタＱ＋のベースの入力信号、すなわ
ちｄ点に印加される信号波形は第４図に示すように、基
本の点火信号Ｓ１の後に発振パルス列信号Ｓ４が継続す
る。

このときのパワートランジスタＱ１のコレクタすなわち
ａ点の１次遮断電流は、第４図Ｂに示すように電流エエ
の他に電流１２〜■５が引続き、いわゆるマルチ点火を
行う。この電流１１〜Ｉ５により点火コイル２の作用に
よって、点火プラク１８には発振器１０によって定まる
特定周波数の放電破壊電圧の電流が複数回繰り返し流れ
る。

最初の放電破壊と同時に、直流昇圧回路（１）Ｃ／ＤＣ
コンバータ）１′は、第１図の昇圧トランス４に比べて
出力が小さく小形な昇圧トランス４′の２次側に発生す
る高電圧を全波整流回路ＳＲ。

た出力電圧ＶＨと電流Ｉ）１（第４図Ｅ及びＦ）を、点
火コイル２の２次巻線Ｌ２．センタコード１５゜配電器
１６及びハイテンションコード１７を介して点火プラグ
１８に注入する。

したがって、点火プラグ１８の点火電流Ｉｓ（第４図Ｇ
）は、電流■１〜■５の放電破壊により起こるピーク電
流ＩｓＭの間に、電流値が先の第２図Ｇに示した電流Ｉ
ｓ、より小さい電流ＴＳ２　＜３０−３０−４Ｏが重ね
合わされる。

すなわち電流Ｉｓ２＜ｒｓｊであるから、昇圧トランス
４′を昇圧トランス４に比へて小容量のものとすること
ができるのである。

なお、第４図Ｃ及びＤはＡＮＤ回路８．９の出力である
発振パルス列信号Ｓ４．Ｓｓを示し、第４図旧よ点火プ
ラク１８の０点における黒人電圧Ｖｓを示す。

第５図は、この発明の他の実施例を示す回路図であって
、第６図と同一部分には同一符号を付しである。

二の実施例は、より兼備型の実用タイプであり、第６図
の直流昇圧回路１′では昇圧トランス４′の１次側スイ
ッチング用としてトランジスタＱ２Ｑ３の２石を使って
出力特性を向上させた２石トランジスター余波整流方式
であるが、これに対してこの実施例の直流昇圧回路１″
は、スイツチンク用としてトランジスタＱ２．の１石の
みとし、さらに昇圧トランス４Ｎは一次側に中点タップ
のないものを使用し、小形化と低コスト化を図り、２次
側も整流器１個だけの半波整流回路Ｒ８２とした１石ト
ランジスター半波整流方式にしたものである。

この実施例の動作の基本原理も、前述の実施例とほぼ同
様であるので説明を省略する。

このように、点火コイル２の１次遮断電流を複数回繰り
返すマルチ点火に直流昇圧回路の出力電流を重畳するこ
とによって、気筒内におけるカス流動による火炎伝播能
力の強化と、放電切れのない放電時間の長い放電特性に
よる初期燃焼期間の短縮との相乗作用により、一層の燃
費向上及び燃焼変約低減を図ることができ、さらに直流
昇圧回路の小型化、消費電力低減化による低コスト型ブ
ラスマ点火装置を実現することができる。

また、放電時間の長いプラズマ点火は、低負荷低回転ま
たは中速でも希薄燃焼時には燃焼改善効果か大きいが、
全開運転時や最高速運転時において、直流昇圧回路の電
圧をカットして、基本的な１次遮断電流■１のみで点火
する通常点火に切換わるようにしても良い。

この直流昇圧回路の電源カットは、スロットルスイッチ
または回転リミッタなどを利用して行なうことかできる
。

なおまた、気筒内のカス流動が強く放電切れの発生し易
いような特定の運転条件においては、従来例で述へたよ
うに、直流昇圧回路内の発振器を制御してその発振周波
数を高くし、パルス間隔を短かくして直流昇圧回路の出
方電圧を高くするようにしても良い。

勲−１−末 以上説明してきたように、この発明にょるプラズマ点火
装置は、直流昇圧回路による点火エネルギーの注入と点
火パルスのマルチ化とによって安定な長放電点火を行な
うようにしたので、気筒内のカス流動強化による燃焼改
善と長放電点火を両立させることができ、燃費、性能、
加速応答性の向上及び希薄燃焼限界の拡大による燃焼変
動、サージ低減など、広範囲な燃焼に係わる諸現象の改
善を図ることができ、しかも直流昇圧回路の各構成部品
を小型化して省電力化を計ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、内燃機関のプラズマ点火装置の従来例を示す
回路図、 第２図は、第１図中の各部の信号波形波形図、第６図は
、この発明の一実施例を示す回路図、第４図は、第６図
中の各部の信号波形影図、第Ｓ図は、この発明の他の実
施例を示す回路図である。 １．７’　、１″・・・直流昇圧回路 ２・・・点火コイル　３・・・電源部 ４．４’　、４”・・・昇圧トランス ５・・・単安定マルチバ才ブレータ １０・・・発振器　１４・・・一体モールド１６・・・
配電器　１８・・・点火プラグＱ１・・・パワートラン
ジスタ 第２図 ［罫

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　点火コイルと該点火コイルの１次巻線電流を断続さ
   せて２次巻線に点火パルスを発生させる点火回路と直流
   昇圧回路とを備え、前記点火パルスを配電器を介して各
   気筒の点火プラクに順次印加すると共に、前記直流昇圧
   回路の出力電圧を前記点火コイルの２次巻線及び前記配
   電器を介して各点火プラクに供給して点火エネルギを注
   入し、放電時間を長くするようにした内燃機関のプラズ
   マ点火装置において、 前記点火回路の点火コイルの１次巻線に遮断電流を発生
   させるためのパワートランジスタのベースに、所定のタ
   イミングで発生する通常の点火信号に重量して前記直流
   昇圧回路内の昇圧トランスの１次側スイッチング用トラ
   ンジスタの作動用発振パルスを印加する回路を設けたこ
   とを特徴とする内燃機関のプラズマ点火装置。