JP3584664B2 - Capacitor discharge type internal combustion engine ignition device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
【0002】
本発明は、コンデンサ放電式の内燃機関用点火装置に関するものである。
【従来の技術】
コンデンサ放電式の内燃機関用点火装置は、内燃機関の気筒に取り付けられた点火プラグが二次側に接続される点火コイルと、コンデンサ充電用の電圧を発生するコンデンサ充電用電源部と、点火コイルの一次側に設けられて、上記コンデンサ充電用電源部の出力により一方の極性に充電される点火用コンデンサと、トリガ信号が与えられた時に導通して点火用コンデンサに蓄積された電荷を点火コイルの一次コイルを通して放電させる放電用スイッチと、内燃機関の点火時期に放電用スイッチにトリガ信号を与える点火時期制御部とにより構成される。
【0003】
図10は従来のこの種の点火装置の1気筒分の構成の一例を示したもので、同図において、1は一次コイル1a及び二次コイル1bを有する点火コイル、2は出力端子2a及び2bを有して一方の出力端子2aが接地されたコンデンサ充電用電源部、3は内燃機関の点火時期にトリガ信号Vt を出力する点火時期制御部である。
【0004】
点火コイル1は、一次コイル1a及び二次コイル1bのそれぞれの一端を接地した状態で設けられていて、一次コイル1aの非接地側の端子に点火用コンデンサC1 の一端が接続され、該点火用コンデンサC1 の他端はカソードを該コンデンサC1 側に向けたダイオードD1 を通してコンデンサ充電用電源部2の非接地側出力端子2bに接続されている。Th1は点火用コンデンサC1 の他端と接地間にカソードを接地側に向けた状態で接続されたサイリスタで、このサイリスタのゲートは点火時期制御部3の出力端子に接続されている。サイリスタTh1により放電用スイッチが構成されている。
【0005】
D2 は点火コイル1の一次コイル1aの両端にカソードを接地側に向けた状態で接続されたフライホイールダイオード、Pは内燃機関の気筒に取り付けられた点火プラグで、点火プラグPの非接地側端子が点火コイル1の二次コイル1bの非接地側端子に高圧コードを通して接続されている。
【0006】
コンデンサ充電用電源部2は、点火用コンデンサ3を200〜250[V]程度の比較的高い電圧まで充電するための電圧を発生する部分で、この電源部2としては、内燃機関により駆動される磁石発電機内に設けられたエキサイタコイル、内燃機関により駆動される磁石発電機内に設けられた発電コイルと該発電コイルの出力を昇圧するチョッパ回路とからなるもの、或いは、バッテリと該バッテリの出力電圧(例えば12[V])を200〜250[V]程度まで昇圧するDC−DCコンバータとからなるもの等が用いられる。
【0007】
点火用コンデンサC1 は、コンデンサ充電用電源部2の出力によりダイオードD1 と点火コイル1の一次コイル1a及びフライホイールダイオードD2 とを通して図示の極性に充電される。
【0008】
点火時期制御部3は、内燃機関の点火時期が検出された時にサイリスタTh1のゲートにトリガ信号Vt を与える。これによりサイリスタTh1が導通状態になるため、点火用コンデンサC1 に蓄積された電荷がサイリスタTh1と点火コイル1の一次コイル1aとを通して放電する。この放電により点火コイルの鉄心中で大きな磁束変化が生じ、二次コイル1bに点火用の高電圧が誘起する。点火コイルの二次コイルに誘起した高電圧は点火プラグPに印加されるため、該点火プラグに火花放電が生じ、機関が点火される。
【0009】
図10は点火装置の1気筒分の構成を示しているが、内燃機関が2以上の気筒を有している場合には、コンデンサ充電用電源部2と点火時期制御部3とを除く部分が気筒数分設けられて、各気筒用の点火用コンデンサC1 がコンデンサ充電用電源部2により充電される。この場合、点火時期制御部2は、各気筒の点火時期が検出された時に各気筒用の放電用スイッチを構成するサイリスタTh1にトリガ信号Vt を与える。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
最近、内燃機関の排気ガス規制の強化に伴って、排気ガスのより一層の浄化を図るために、燃料(混合気)を希薄にして燃焼させることが行われるようになっている。そのため、立上りが速く、火花がとぎれることがなく、継続時間が長い火花放電を生じさせることができる内燃機関用点火装置が必要とされるようになっている。
【0011】
コンデンサ放電式の点火装置は、点火コイル1の二次電圧の立上がりが速く、その波高値が高いという特徴を有しているが、図10に示したように、点火コイルの一次側に単一の点火用コンデンサC1 しか設けられていない場合には、点火プラグに生じる火花放電の継続時間を長くすることが困難である。
【0012】
そこで、点火コイルの一次側に複数の点火用コンデンサを設けて、該複数の点火用コンデンサを順次タイミングをずらして放電させることにより、点火プラグに生じる火花放電の継続時間を長くするようにしたコンデンサ放電式の内燃機関用点火装置が提案されている。
【0013】
ところが、従来のこの種の点火装置では、点火コイルの二次側の負荷の状態 (点火プラグの放電ギャップの状態や燃焼室内の混合気の状態)の変化を考慮することなく、予め想定した点火コイルの二次側負荷の理想状態に基づいて複数の点火用コンデンサを放電させるタイミングを定めていたため、点火コイルの二次側の負荷の状態が理想状態からずれたときに、火花放電を継続させることができなくなる(火花がとぎれる状態が生じる)ことがあった。
【0014】
例えば、アイドリング状態からスロットルバルブを開いて機関を加速する際や、機関の運転中に急加速を行う際には、燃料(混合気)が希薄になって、点火プラグの放電開始電圧が上昇するため、先行する点火用コンデンサの放電の開始が遅れ、点火プラグに流れる二次転流の波形が変化する。そのため、先行する放電をとぎれさせることなく後続の放電を行わせるためには、後続の放電を開始させるタイミングを変化させる必要がある。また点火プラグの電極の消耗により放電ギャップが広がった場合や、電極にカーボンが付着した場合にも、放電開始電圧が高くなるので、放電を持続させるためには、後続の放電を開始させるタイミングを変化させる必要がある。
【0015】
従来の点火装置では、複数の点火用コンデンサの放電のタイミングが一定であったため、上記のような点火コイルの二次側の状態の変化に対応することができず、火花がとぎれることがなく、継続時間が長い放電を得るという所期の目的を達成することができなくなることがあった。
【0016】
本発明の目的は、複数の点火用コンデンサを放電させるタイミングを点火コイルの二次側負荷(点火プラグの状態や機関の燃焼室内の状態)の変化に応じて自動的に調整することができるようにして、常に立上りが速く、火花がとぎれることがなく、火花の継続時間が長い放電を得ることができるようにしたコンデンサ放電式内燃機関用点火装置を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
複数の点火用コンデンサを放電させるタイミングを点火コイルの二次側負荷の変化に応じて自動的に調整して、火花継続時間が長い放電を得るコンデンサ放電式内燃機関点火装置は、内燃機関の気筒に取り付けられた点火プラグが二次側に接続される点火コイルと、コンデンサ充電用の電圧を発生するコンデンサ充電用電源部と、点火コイルの一次側に設けられてコンデンサ充電用電源部の出力により一方の極性に充電される第1及び第2の点火用コンデンサと、第1及び第2の点火用コンデンサのそれぞれに対して設けられていてトリガ信号が与えられた時に導通して第1及び第2の点火用コンデンサに蓄積された電荷をそれぞれ点火コイルの一次コイルを通して放電させる第1及び第2の放電用スイッチと、内燃機関の点火時期に第1の放電用スイッチに第1のトリガ信号を与える点火時期制御部と、各点火用コンデンサの放電が完了した後に点火コイルの一次コイルに誘起する電圧が順方向に印加される向きにして一次コイルに対して並列に接続されたフライホイールダイオードと、フライホイールダイオードを通して流れるフライホイール電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段により検出されたフライホイール電流が設定値まで減衰した時に第2のトリガ信号を発生して該第2のトリガ信号を第2の放電用スイッチに与える多重点火用トリガ回路とを設けることにより構成することができる。上記フライホイール電流の設定値は、点火コイルの二次電流が点火プラグに生じた火花放電を持続させるために必要な大きさの下限まで減衰した時に流れるフライホイール電流値以上に設定される。
【0018】
上記の点火装置において、第1及び第2の点火用コンデンサはコンデンサ充電用電源部の出力電圧により一方の極性に充電される。内燃機関の点火時期に第1の放電用スイッチが導通すると、第1の点火用コンデンサに蓄積された電荷が第1の放電用スイッチと点火コイルの一次コイルとを通して放電し、一次コイルに大きな一次電流が流れる。この一次電流の変化に伴って点火コイルの鉄心中で生じる磁束の変化により該点火コイルの二次コイルに点火用高電圧が誘起する。第1の点火用コンデンサの放電が進み、該コンデンサに蓄積された電荷がなくなると、今まで流れていた一次電流を流し続けようとする向きの電圧が点火コイルの一次コイルに誘起し、この電圧がフライホイールダイオードの両端に順方向に印加される。そのため点火コイルの一次コイルからフライホイールダイオードを通してフライホイール電流が流れる。このフライホイール電流の波形は、第1の点火用コンデンサの放電が完了した際に急峻にピークまで立ち上がった後減衰していく波形になる。
【0019】
点火コイルの二次コイルに誘起する点火用高電圧により点火プラグに火花放電が生じ、該二次コイルに二次電流が流れる。この二次電流は、第1の点火用コンデンサの放電開始時から徐々に流れ始め、フライホイール電流が流れ始める時点でピークを迎えた後減衰していく。点火コイルの二次電流の波形は、点火コイルの二次側の状態(点火プラグの放電ギャップの状態や燃焼室内の混合気の状態等)の変化に応じて微妙に変化する。
【0020】
コンデンサ放電式の点火装置では、点火コイルの二次電流がピークから減衰して零になる過程の変化と、フライホイールダイオードを通して流れるフライホイール電流が減衰して零になる過程の変化とが同期している。従って、フライホイール電流の変化を検出することにより、点火コイルの二次電流の変化を推定することができ、点火コイルの二次電流が火花放電を持続させるために必要な下限値に達したことを、フライホイール電流の変化から推定することができる。
【0021】
上記の点火装置においては、点火コイルの二次電流が点火プラグに生じた火花放電を持続させるために必要な大きさの下限まで減衰した時に流れるフライホイール電流値以上の大きさの設定値を予め定めておき、電流検出手段により検出されたフライホイール電流が設定値に達したことが検出された時に第2の放電用スイッチにトリガ信号を与えて第2の点火用コンデンサを放電させる。
【0022】
このように構成すると、点火コイルの二次側の状態(特に放電開始電圧)が如何なる場合でも、第1の点火用コンデンサの放電により生じた高電圧により発生した火花放電をとぎれさせることなく、第2の点火用コンデンサの放電によって生じた高電圧により多重点火を行わせて火花放電を継続させることができるため、常に立上がりが速く、途中でとぎれることがなく、継続時間が長い火花放電を得ることができる。
【0023】
上記多重点火用トリガ回路は、電流検出手段から得られる電流検出信号を参照信号と比較して電流検出信号の大きさが参照信号の大きさを超えているときと該電流検出信号の大きさが参照信号の大きさよりも小さいときとでレベルが異なる出力を発生する比較回路と、フライホイール電流が減衰していく過程で電流検出信号の大きさが参照信号の大きさを下回った際に生じる比較回路の出力のレベルの変化を検出して第2の放電用スイッチに与える第2のトリガ信号を発生するトリガ信号発生回路とにより構成できる。上記参照信号の大きさは、フライホイール電流の設定値に相当する大きさに設定しておく。
【0024】
上記の構成では、点火用コンデンサを2つ設けているが、本発明においては、点火用コンデンサを3以上設ける。
【0025】
即ち、本発明に係わる点火装置は、二次側に点火プラグが接続される点火コイルと、コンデンサ充電用の電圧を発生するコンデンサ充電用電源部と、点火コイルの一次側に設けられてコンデンサ充電用電源部の出力により一方の極性に充電される第1ないし第n(nは3以上の整数)の点火用コンデンサと、第1及び第nの点火用コンデンサのそれぞれに対して設けられていて第1ないし第nのトリガ信号がそれぞれ与えられた時に導通して第1ないし第nの点火用コンデンサにそれぞれ蓄積された電荷を点火コイルの一次コイルを通して放電させる第1ないし第nの放電用スイッチと、内燃機関の点火時期に第1の放電用スイッチに第1のトリガ信号を与える点火時期制御部と、各点火用コンデンサの放電が完了した後に点火コイルの一次コイルに誘起する電圧が順方向に印加される向きにして一次コイルに対して並列に接続されたフライホイールダイオードと、フライホイールダイオードを通して流れるフライホイール電流を検出する電流検出手段と、第2ないし第nの放電用スイッチのそれぞれのトリガ信号入力端子に接続された第2ないし第nのトリガ信号出力端子を有していて、電流検出手段により検出されるフライホイール電流が設定値まで減衰したことが検出される毎にトリガ信号を出力するトリガ信号出力端子を第2のトリガ信号出力端子から第nのトリガ信号出力端子側にシフトさせることにより第2ないし第nの放電用スイッチに順次第2ないし第nのトリガ信号を与える多重点火用トリガ回路とを設けることにより構成することができる。
【0026】
この場合も、フライホイール電流の設定値は、点火コイルの二次電流が点火プラグに生じた火花放電を持続させるために必要な大きさの下限まで減衰した時に流れるフライホイール電流値以上に設定される。
【0027】
上記のように3以上の点火用コンデンサを設ける場合の多重点火用トリガ回路は、電流検出手段により検出されるフライホイール電流が設定値まで減衰したときにタイミング信号を発生するタイミング信号発生回路と、第2の放電用スイッチないし第nの放電用スイッチのそれぞれのトリガ信号入力端子に接続された第2ないし第nのトリガ信号出力端子を有していて、タイミング信号発生回路がタイミング信号を発生する毎にトリガ信号を出力するトリガ信号出力端子を第2のトリガ信号出力端子から第nのトリガ信号出力端子側へと順次シフトさせることにより第2ないし第nの放電用スイッチに順次第2ないし第nのトリガ信号を供給するトリガ信号シフト回路とを設けることにより構成することができる。
【0028】
上記トリガ信号シフト回路は例えば、フリップフロップ回路を用いたシフトレジスタにより構成することができる。
【0029】
上記タイミング信号発生回路は、電流検出手段から得られる電流検出信号を参照信号と比較して電流検出信号の大きさが参照信号の大きさを超えているときと電流検出信号の大きさが参照信号の大きさよりも小さいときとでレベルが異なる出力を発生する比較回路と、フライホイール電流が減衰していく過程で電流検出信号の大きさが参照信号の大きさを下回った際に生じる比較回路の出力のレベルの変化を検出してタイミング信号を出力するタイミング信号出力回路とを設けることにより構成することができる。
【0030】
上記のように3以上の点火用コンデンサを設けて、該3以上の点火用コンデンサを順次放電させるように構成すると、2つの点火用コンデンサを順次放電させる場合よりも更に継続時間が長い火花放電を得ることができる。
【0031】
本発明においてはまた、火花放電の継続時間を長くすることが必要とされる場合にのみ多重点火を行わせる構成をとることもできる。
【0032】
即ち、内燃機関の運転状態に応じて多重点火許可信号または多重点火禁止信号を発生する制御信号発生回路と、多重点火許可信号が発生しているときに第2ないし第nのトリガ信号が第2ないし第nの放電用スイッチに与えられるのを許可し、多重点火禁止信号が発生しているときに第2ないし第nのトリガ信号が第2ないし第nの放電用スイッチに与えられるのを禁止する多重点火制御回路とを更に設けることにより、火花放電の継続時間を長くすることが必要とされる場合にのみ多重点火を行わせるようにすることができる。
【0033】
上記制御信号発生回路は、内燃機関の急加速または急減速が検出されたときに前記多重点火許可信号を発生し、内燃機関の急加速または急減速が検出されないときに多重点火禁止信号を発生するように構成することができる。
【0034】
上記制御信号発生回路はまた、内燃機関の始動時に多重点火禁止信号を発生し、内燃機関が始動した後に多重点火許可信号を発生するように構成することもできる。
【0035】
上記のように制御信号発生回路及び多重点火制御回路を設けて、火花放電の継続時間を長くする必要がある運転状態のときにのみ多重放電を行わせるようにすると、火花放電の継続時間を長くする必要がない場合に、点火用コンデンサの充電電圧を高めて点火用高電圧の波高値を高めることができる。したがって、機関の始動時のように、火花放電の継続時間を特に長くする必要がなく、点火用高電圧の波高値を高くすることが必要とされる場合に、着火性能を高めることができる。また機関の急加速または急減速が検出されたときのような必要時にのみ多重点火を行わせるようにすると、多重点火が行われる期間を短くすることができるため、点火プラグの消耗を抑制することができる。
【0036】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明に係わる点火装置の原理を理解するための説明に用いる参考例としてのコンデンサ放電式内燃機関用点火装置の1気筒分の構成例を示したもので、同図において、1は一端が接地された一次コイル1a及び二次コイル1bを有する点火コイル、2は出力端子2a及び2bを有して一方の出力端子2aが接地されたコンデンサ充電用電源部、3は内燃機関の点火時期にトリガ信号Vt を出力する点火時期制御部である。
【0037】
図1に示した点火装置においては、点火コイルの一次コイル1aの非接地側端子に第1及び第2の点火用コンデンサC11及びC12の一端が接続され、点火用コンデンサC11及びC12の他端はカソードをこれらのコンデンサ側に向けたダイオードD11及びD12を通してコンデンサ充電用電源部2の非接地側出力端子に接続されている。
【0038】
点火用コンデンサC11及びC12の他端にはそれぞれ第1及び第2の放電用スイッチを構成する第1及び第2のサイリスタTh1及びTh2のアノードが接続され、これらのサイリスタのカソードは接地されている。第1のサイリスタTh1のゲートは点火時期制御部3の出力端子に接続され、内燃機関の点火時期に点火時期制御部3から第1のサイリスタTh1に第1のトリガ信号Vt1が与えられるようになっている。
【0039】
点火時期制御部3には、内燃機関に取り付けられた信号発電機内に設けられたパルサコイルPCの出力信号が入力されている。図示のパルサコイルPCは、例えば図3(A)に示すように、機関の上死点よりも十分に進んだ位置に設定された第1の回転角度位置θ1 で負極性の第1のパルス信号Vs1を発生し、第1の回転角度位置よりは遅れ、機関の上死点よりは僅かに進んだ第2の回転角度位置θ2 で正極性の第2のパルス信号Vs2を発生する。点火時期制御部3は例えばマイクロコンピュータを備えていて、パルサコイルPCの出力パルスから得た回転角度情報と回転速度情報とを用いて各回転速度における点火時期を演算し、演算された点火時期が検出された時に図3(B)に示すように第1のトリガ信号Vt1を出力する。
【0040】
なお図3(A)ないし(L)において横軸のθは機関のクランク軸の回転角度を示している。
【0041】
点火コイル1の一次コイル1aの非接地側の端子にフライホイールダイオードD2 のアノードが接続され、該ダイオードのカソードと接地間に電流検出用抵抗器R1 が接続されている。フライホイールダイオードD2 は、点火用コンデンサC11,C12からそれぞれ放電用スイッチTh1,Th2を通して点火コイルの一次コイル1aを通して流れる一次電流が消滅する際(点火用コンデンサの電荷がなくなる際)に一次コイル1aに誘起する電圧(一次電流を流し続けようとする向きの電圧)が順方向に印加される向きにして該一次コイル1aに対して並列に接続されている。この例では、抵抗器R1 によりフライホイールダイオードD2 を通して流れるフライホイール電流を検出する電流検出手段4が構成されている。
【0042】
電流検出手段4を構成する抵抗器R1 の非接地側端子は多重点火用トリガ回路5の非接地側入力端子に接続され、該多重点火用トリガ回路5の出力端子が第2のサイリスタTh2のゲートに接続されている。点火コイルの二次コイル1bの非接地側端子は機関の気筒に取り付けられた点火プラグPの非接地側端子に接続されている。
【0043】
コンデンサ充電用電源部2は、点火用コンデンサC11及びC12を充電するための電圧(200〜250[V]程度の電圧)を出力する部分で、この電源部2としては、内燃機関に取り付けられた磁石発電機内に設けられて機関の回転に同期して交流電圧を出力するエキサイタコイルや、磁石発電機内に設けられた発電コイルの出力電圧をチョッパ回路により昇圧するようにした電源回路や、バッテリの出力電圧をDC−DCコンバータにより昇圧するようにした電源回路を用いることができる。
【0044】
なおコンデンサ充電用電源部2が、点火時期においてもコンデンサ充電用の出力電圧を発生し得るように構成されている場合(例えば電源部2がバッテリとDC−DCコンバータとからなる場合)には、放電用スイッチを構成するサイリスタTh1,Th2の転流を容易にするために、点火動作が行われる間、電源部2が出力を停止するようにしておく。
【0045】
多重点火用トリガ回路5は、電流検出手段4により検出されたフライホイール電流が設定値Ifsまで減衰した時に第2のトリガ信号Vt2を発生するように構成されていて、該第2のリガ信号Vt2が第2の放電用スイッチを構成するサイリスタTh2のゲートに与えられている。
【0046】
上記フライホイール電流の設定値Ifsは、点火コイルの二次電流が点火プラグに生じた火花放電を持続させるために必要な大きさの下限まで減衰した時に流れるフライホイール電流値以上に設定されている。
【0047】
図1に示した点火装置においては、第1の点火用コンデンサC11及び第2の点火用コンデンサC12がコンデンサ充電用電源部2の出力電圧によりダイオードD11及びD12と点火コイルの一次コイル1aとを通して図示の極性に充電される。従って第1の点火用コンデンサC11の両端の電圧Vc1及び第2の点火用コンデンサC12の両端の電圧Vc2はそれぞれクランク軸の回転角度θの変化に伴って図3(C)及び(I)に示すように上昇していく。
【0048】
内燃機関の点火時期に相当する回転角度位置θi で点火時期制御部3が第1のトリガ信号Vt1を発生すると、第1のサイリスタTh1が導通する。これにより、第1の点火用コンデンサC11に蓄積されていた電荷が第1のサイリスタTh1と点火コイルの一次コイル1aとを通して放電し、一次コイル1aに大きな一次電流(放電電流)I11(図3D)が流れる。この一次電流の変化に伴って点火コイル1の鉄心中で生じる磁束の変化により該点火コイルの二次コイル1bに点火用高電圧が誘起し、この高電圧が点火プラグPに印加される。点火プラグPに印加された高電圧が放電開始電圧を超えると点火プラグのギャップに火花放電が生じ、点火コイルの二次コイルに二次電流I21(図3L参照)が流れる。第1の点火用コンデンサC11の放電が進み、該点火用コンデンサに蓄積されていた電荷がなくなると、今まで流れていた一次電流I1 を流し続けようとする向きの電圧が点火コイルの一次コイルに誘起し、この電圧がフライホイールダイオードD2 の両端に順方向に印加される。そのため図3(K)に示すように、点火コイル1の一次コイル1aからフライホイールダイオードD2 を通してフライホイール電流If1が流れる。このフライホイール電流If1の波形は、第1の点火用コンデンサC11の放電が完了したときに急峻にピークまで立ち上がった後減衰していく波形になる。
【0049】
第1の点火用コンデンサC11の放電により生じた高電圧で点火プラグPに火花放電が生じることにより流れる点火コイルの二次電流I21の波形は、図3(L)に示すように第1の点火用コンデンサの放電開始時から徐々に流れ始め、フライホイール電流If1が流れ始める時点でピークを迎えた後減衰していく波形になる。この二次電流I21の波形は、点火コイルの二次側の状態(点火プラグの放電ギャップの状態や燃焼室内の混合気の状態等)の変化に応じて微妙に変化する。
【0050】
コンデンサ放電式の点火装置においては、点火コイル1の二次電流I21がピークから減衰して零になる過程の変化と、フライホイールダイオードD2 を通して流れるフライホイール電流If1が減衰して零になる過程の変化とが同期している。従って、フライホイール電流If1の変化を検出することにより、点火コイルの二次電流I21の変化を推定することができ、点火コイルの二次電流I21が放電を持続させるために必要な下限値に達したことを、フライホイール電流の変化から推定することができる。
【0051】
図1に示した点火装置においては、電流検出手段4により検出されたフライホイール電流If1が設定値Ifsに達したときに多重点火用トリガ回路5が第2のサイリスタTh2に第2のトリガ信号Vt2を与える。これにより第2のサイリスタTh2が導通し、第2の点火用コンデンサC12の電荷を点火コイルの一次コイルを通して放電させる。この放電により点火コイル1に一次電流I12(図3J)が流れ、該点火コイルの二次コイルに再び高電圧が発生する。この高電圧が点火プラグPに印加されることにより、点火コイル1に二次電流I22(図3L)が流れる。第2の点火用コンデンサC12の放電が完了した後にもフライホイールダイオードD2 を通してフライホイール電流If2が流れる。このフライホイール電流If2の波形は図3(K)に示した通りである。
【0052】
図1に示した点火装置においては、フライホイール電流If の設定値Ifsを、点火コイルの二次電流I2 が点火プラグPに生じた火花放電を持続させるために必要な大きさの下限まで減衰した時に流れるフライホイール電流値以上の大きさに定めてあるため、点火コイル1の二次側の状態の如何に係わりなく、必ず点火プラグPに火花放電が生じている状態で、第2の点火用コンデンサを放電させて後続の点火用高電圧を発生させることができる。そのため、第1の点火用コンデンサの放電により生じた高電圧により発生した火花放電をとぎれさせることなく、第2の点火用コンデンサC2 の放電によって生じた高電圧を点火プラグに印加して多重点火を行わせることができ、点火プラグの電極の状態や、燃焼室内の混合気の状態の如何に係わりなく、常に立上がりが速く、途中でとぎれることがなく、継続時間が長い火花放電を得ることができる。
【0053】
図1に示した点火装置においては、点火用コンデンサC11及びC12を充電する際にフライホイールダイオードD2 と抵抗器R1 との直列回路の両端に電圧が印加されるが、フライホイールダイオードD2 と抵抗器R1 との直列回路のインピーダンスは点火コイルの一次コイル1aのインピーダンスに比べて十分に大きくしてあるため、コンデンサC11及びC12の充電時にフライホイールダイオードD2 を通して流れる電流は僅かである。従ってコンデンサC11及びC12の充電時にフライホイールダイオードD2 を通して流れる電流の検出信号によって多重点火用トリガ回路5がトリガ信号を発生することはない。
【0054】
図1の点火装置で用いる多重点火用トリガ回路5は、例えば図2に示したように構成することができる。図2において、図1に示した各部と同等の部分にはそれぞれ同一の符号を付してある。この例では、電流検出手段4を構成する抵抗器R1 の両端に得られる電流検出信号Vi が抵抗R2 を通して比較器CP1 の反転入力端子に入力されている。比較器CP1 の非反転入力端子には図示しない定電圧直流電源回路の出力電圧Vb を抵抗R3 及びR4 からなる分圧回路により分圧して得た参照信号Vr が入力されている。参照信号Vr の大きさは、フライホイール電流の設定値に相当する大きさに(フライホイール電流が設定値に達したときに比較器CP1 の出力が反転するように)設定されている。
【0055】
比較器CP1 の出力端子には微分コンデンサC2 の一端が接続され、該コンデンサC2 の他端はエミッタが接地されたトランジスタTR1 のベースに接続されている。トランジスタTR1 のベースエミッタ間にはアノードを接地側に向けたダイオードD3 が接続され、コンデンサC2 の一端と比較器CP1 の出力端子との接続点は抵抗R5 を通して図示しない直流定電圧電源に接続されている。トランジスタTR1 のコレクタは抵抗R6 を通してPNPトランジスタTR2 のベースに接続され、トランジスタTR2 のエミッタベース間には抵抗R7 が接続されている。トランジスタTR2 のコレクタには抵抗R8 の一端が接続され、該抵抗R8 の他端が第2の放電用スイッチを構成する第2のサイリスタTh2のゲートに接続されている。
【0056】
この例では、比較器CP1 と抵抗R2 ないしR4 とにより、電流検出手段4から得られる電流検出信号Vi を参照信号Vr と比較して電流検出信号Vi の大きさが参照信号Vr の大きさを超えているときと該電流検出信号Vi の大きさが参照信号Vr の大きさよりも小さいときとでレベルが異なる出力電圧を発生する比較回路5Aが構成されている。またトランジスタTR1 と微分コンデンサC2 とダイオードD3 と抵抗R5 とにより、フライホイール電流が減衰していく過程で前記電流検出信号の大きさが参照信号の大きさを下回った際に生じる前記比較回路の出力のレベルの変化を微分して微分パルスを発生する微分回路501が構成され、トランジスタTR2 と抵抗R6 ないしR8 とにより微分パルスを反転して第2のトリガ信号Vt2を出力するトリガ信号出力回路502が構成されている。微分回路501とトリガ信号出力回路502とにより、フライホイール電流が減衰していく過程で電流検出信号Vi の大きさが参照信号Vr の大きさを下回った際に生じる比較回路5Aの出力のレベルの変化を検出して第2の放電用スイッチに与える第2のトリガ信号Vt2を発生するトリガ信号発生回路5Bが構成されている。
【0057】
図2に示した点火装置のその他の構成は図1に示した点火装置の構成と同様である。図2に示した点火装置において、フライホイール電流が流れていないときには、図3(F)に示すように比較器CP1 の出力電圧V1 が高レベルの状態にある。このとき微分コンデンサC2 は抵抗R5 を通して充電された状態にあり、該コンデンサC2 の両端の電圧V2 は図3(G)のように高レベルの状態にある。第1の点火用コンデンサC11の放電が完了した後に流れるフライホイール電流If1が設定値Ifsを超えて電流検出信号Vi が参照信号Vr よりも大きくなると比較器CP1 の出力電圧V1 が低レベル(接地電位)の状態になる。これにより微分コンデンサC2 に蓄積されていた電荷が比較器CP1 の出力段とダイオードD3 とを通して放電するため、微分コンデンサC2 の両端の電圧V2 が零になる(図3G参照)。フライホイール電流If1が設定値Ifsよりも小さくなり、電流検出信号Vi の大きさが参照信号Vr の大きさよりも小さくなると、比較器CP1 の出力電圧V1 が高レベルに立ち上がるため、微分コンデンサC2 が抵抗R5 を通して充電され、図3(G)に示すように微分コンデンサC2 の両端の電圧が上昇していく。微分コンデンサC2 が充電されている間トランジスタTR1 にベース電流が流れて該トランジスタTR1 が導通状態になり、該トランジスタTR1 が導通している間トランジスタTR2 が導通する。従って図3(H)に示すように、トランジスタTR2 と抵抗R8 とを通して第2のサイリスタTh2にトリガ信号Vt2が与えられる。
【0058】
図4(A)ないし(H)は、点火コイルの二次側の負荷の状態が変化したときの一次側電流、二次電流及びフライホイール電流の波形の変化の様子を、パルサコイルの出力信号、第1のトリガ信号Vt1及び点火用コンデンサC11,C12の端子電圧の波形とともに示したもので、同図(A)及び(B)はそれぞれパルサコイルの出力信号波形及び第1のトリガ信号Vt1の波形を示し、同図(C)及び (D)はそれぞれ第1及び第2の点火用コンデンサC11及びC12の端子電圧Vc1及びVc2の波形を示している。また図4(E)及び(F)はそれぞれ第1の点火用コンデンサC11及び第2の点火用コンデンサC12がそれぞれ放電した際に流れる一次電流I11及びI12の波形を示し、同図(G)及び(H)はそれぞれフライホイール電流If1,If2及び点火コイルの二次電流I21,I22の波形を示している。図4(F)ないし(H)において実線で示した波形は点火コイルの二次側に接続された点火プラグの放電開始電圧が低いときの波形を示し、破線で示した波形は点火プラグの放電開始電圧が高い場合の波形を示している。
【0059】
点火プラグPの放電開始電圧が低いときには、図4(G)に実線で示したフライホイール電流If1が設定値Ifsまで減衰したときに第2のトリガ信号が発生して第2のサイリスタTh2が導通し、第2の点火用コンデンサC12が放電して図4(F)に実線で示したように一次電流I12が流れる。これにより点火コイルの二次コイルに高電圧が誘起し、該高電圧が点火プラグの放電開始電圧に達したときに点火プラグPに放電が生じて図4(H)に実線で示したように二次電流I21が流れる。
【0060】
これに対し、点火プラグPの放電開始電圧が高くなると、点火コイルの二次電圧が放電開始電圧に達するまでに時間を要するようになるため、図4(H)に破線で示したように、一次電流I11が流れ始めた後、二次電流I21が流れ始めるまでに時間遅れが生じ、二次電流I21のピークも下がる傾向になり、点火用コンデンサC11の放電により生じた高電圧により点火プラグに発生した放電の継続時間が短くなる傾向になる。このとき、図4(G)に破線で示したように、フライホイール電流If1も減少する傾向になり、該フライホイール電流If1が減衰して設定値Ifsに等しくなる位置が進むため、二次電流I21の減少分に見合った分だけ第2の点火用コンデンサC12の放電開始位置が進み、点火プラグに生じる火花放電がとぎれるのが防止される。
【0061】
このように、点火コイルの二次電流と同じような変化の傾向を示すフライホイール電流の大きさを検出して、該フライホイール電流が設定値(点火プラグでの放電を継続させるために必要な二次電流の下限値に相当するフライホイール電流値以上に設定されている)まで減衰したときに第2の点火用コンデンサを放電させるようにすると、点火コイルの二次側の負荷の状態(点火プラグの放電開始電圧)が如何なる場合でも、第1の点火用コンデンサの放電により点火プラグに生じた火花放電をとぎれさせることなく、第2の点火用コンデンサの放電を開始させて、点火プラグに生じる火花放電の継続時間を長くすることができる。
【0062】
上記の参考例では、点火コイルの一次側に2つの点火用コンデンサC11及びC12を設けているが、本発明においては、3個以上の点火用コンデンサを設けて、該3個以上の点火用コンデンサを順次放電させることにより火花放電の継続時間を更に長くすることができるようにする。図5は点火コイル1の一次側に第1の点火用コンデンサC11ないし第3の点火用コンデンサC13を設けた例を示したもので、第1の点火用コンデンサC11ないし第3の点火用コンデンサC13の一端は点火コイルの一次コイル1aの非接地側端子に接続され、第1の点火用コンデンサC11ないし第3の点火用コンデンサC13の他端はそれぞれカソードを対応する点火用コンデンサ側に向けたダイオードD11ないしD13を通してコンデンサ充電用電源部2の非接地側出力端子に接続されている。また点火用コンデンサC11ないしC13の他端と接地間に第1ないし第3の放電用スイッチを構成する第1ないし第3のサイリスタTh1ないしTh3が、それぞれのカソードを接地側に向けた状態で接続され、第1のサイリスタTh1のゲートには、点火時期制御部3の出力端子(第1のトリガ信号出力端子)t1 から第1のトリガ信号Vt1が与えられている。
【0063】
多重点火用トリガ回路5は、電流検出手段4から得られる電流検出信号Vi を入力としてフライホイール電流が設定値Ifsまで減衰したときにタイミング信号Vo を発生するタイミング信号発生回路5aと、第2の放電用スイッチ及び第3の放電用スイッチのそれぞれのトリガ信号入力端子(サイリスタTh2及びTh3のゲート)に接続された第2及び第3の出力端子t2 及びt3 を有していて、タイミング信号発生回路5aがタイミング信号Vo を発生する毎にトリガ信号を出力する出力端子を第2の出力端子から第3の出力端子側へとシフトさせることにより第2及び第3の放電用スイッチ(Th2及びTh3)に順次第2及び第3のトリガ信号Vt2及びVt3を供給するトリガ信号シフト回路5bとからなっている。
【0064】
タイミング信号発生回路5aは、図2に示したトリガ回路5と同じ回路により構成することができる。即ち、図5に示した点火装置では、図2の点火装置で用いる第2のトリガ信号Vt2をタイミング信号Vo として用いればよい。
【0065】
トリガ信号シフト回路5bは、正論理出力端子Q1 及び否定論理出力端子Q2 を有してタイミング信号Vo が与えられる毎に出力端子Q1 及びQ2 の電位を反転させる周知のフリップフロップ回路510と、フリップフロップ回路510の出力端子Q1 に得られる信号の立上りを微分してパルス状の第2のトリガ信号Vt2を出力端子t2 に出力する微分回路511と、フリップフロップ回路510の出力端子Q2 に得られる信号の立上りを微分してパルス状の第3のトリガ信号Vt3を出力端子t3 に出力する微分回路512とからなっている。微分回路511はフリップフロップ回路510の出力端子とサイリスタTh2のゲートとの間に接続されたコンデンサC3 と、コンデンサC3 のサイリスタTh2側の端子と接地間に接続された抵抗R10とからなり、微分回路512は、フリップフロップ回路510の出力端子とサイリスタTh3のゲートとの間に接続されたコンデンサC4 と、コンデンサC4 のサイリスタTh3側の端子と接地間に接続された抵抗R11とからなっている。
【0066】
図5の点火装置においては、点火時期制御部3が第1のトリガ信号Vt1を発生したときに第1のサイリスタTh1が導通して第1の点火用コンデンサC11の電荷を放電させ、点火コイルに一次電流I11を流す。これにより点火コイルの二次コイルに点火用高電圧を発生させる。この高電圧が放電開始電圧に達したときに点火コイルに二次電流I21が流れる。第1の点火用コンデンサC11の放電が完了した後フライホイールダイオードD2 を通して流れるフライホイール電流If1が設定値まで減衰して、電流検出信号Vi が参照信号の大きさまで低下したときにタイミング信号発生回路5aがタイミング信号Vo を発生する。タイミング信号Vo が発生すると、フリップフロップ回路510の出力端子Q1 の電位が高レベルに立ち上がり、微分回路511を通して第2のサイリスタTh2のゲートに第2のトリガ信号Vt2が与えられる。これにより第2のサイリスタTh2が導通して第2の点火用コンデンサC12に蓄積されていた電荷が放電し、点火コイルに一次電流I12が流れる。この一次電流の変化により点火コイルの二次側に高電圧が発生し、点火コイルに二次電流I22が流れる。点火用コンデンサC12の放電が完了した後に流れたフライホイール電流If2が設定値まで減衰すると、再びタイミング信号Vo が発生するため、フリップフロップ回路510の出力端子Q1 の電位が低下し、出力端子Q2 の電位が上昇する。この電位の上昇が微分回路512により微分されて、パルス信号に変換され、第3のサイリスタTh3に第3のトリガ信号Vt3が与えられる。これにより第3のサイリスタTh3が導通して第3の点火用コンデンサC13の電荷が放電し、点火コイルに一次電流I13を流す。これにより点火コイルの二次コイルに高電圧が発生し、二次電流I23が流れる。
【0067】
微分回路511及び512のコンデンサC3 及びC4 に蓄積された電荷は、それぞれのコンデンサがつながるフリップフロップ回路の出力端子Q1 及びQ2 の電位が低下したとき(接地電位になったとき)にフリップフロップ回路の出力段を通して瞬時に放電させられる。
【0068】
一般に点火コイルの一次側に第1ないし第nの点火用コンデンサC11ないしC1nと、これらのコンデンサを放電させる第1ないし第nの放電用スイッチとを設ける場合には、第2ないし第nの放電用スイッチのそれぞれのトリガ信号入力端子に接続された第2ないし第nのトリガ信号出力端子t2 ないしtn を有していて、電流検出手段4により検出されるフライホイール電流If1ないしIfn-1が設定値まで減衰したことが検出される毎にトリガ信号を出力するトリガ信号出力端子を第2のトリガ信号出力端子t2 から第nのトリガ信号出力端子tn 側にシフトさせることにより第2ないし第nの放電用スイッチに順次第2ないし第nのトリガ信号Vt2ないしVtnを与える多重点火用トリガ回路を設ける。
【0069】
この多重点火用トリガ回路は、電流検出手段4により検出されるフライホイール電流が設定値まで減衰したときにタイミング信号Vo を発生するタイミング信号発生回路と、第2の放電用スイッチないし第nの放電用スイッチのそれぞれのトリガ信号入力端子に接続された第2ないし第nのトリガ信号出力端子t2 ないしtn を有していて、タイミング信号発生回路がタイミング信号を発生する毎にトリガ信号を出力するトリガ信号出力端子を第2のトリガ信号出力端子から第nのトリガ信号出力端子側へと順次シフトさせることにより第2ないし第nの放電用スイッチに順次第2ないし第nのトリガ信号を供給するトリガ信号シフト回路とにより構成できる。トリガ信号シフト回路は例えば、フリップフロップ回路を用いたシフトレジスタにより構成することができる。
【0070】
図1、図2及び図5にそれぞれ示した例では、点火用コンデンサが点火コイルの一次コイルに対して直列に接続されていて、点火用コンデンサの充電電流が点火コイルの一次コイルを通して流れるようになっているが、点火コイルの一次コイルを通すことなく点火用コンデンサを充電するようにした回路を用いる場合にも本発明を適用することができる。
【0071】
図6は、点火コイルの一次コイルを通すことなく点火用コンデンサを充電する構成をとる場合の一例を示したもので、図1に示した点火装置に対応するものである。図6の例では、第1及び第2の点火用コンデンサC11及びC12の一端が接地され、両コンデンサC11及びC12の他端はカソードをそれぞれのコンデンサ側に向けたダイオードD11及びD12を通してコンデンサ充電用電源部2の非接地側出力端子に接続されている。第1及び第2の放電用スイッチを構成する第1及び第2のサイリスタTh1及びTh2はそれぞれコンデンサC11及びC12の非接地側端子と点火コイル1の一次コイル1aの非接地側端子との間に接続されている。またフライホイールダイオードD2 はそのカソードを点火コイルの一次コイル1aの非接地側端子側に向けた状態で設けられ、電流検出用抵抗器R1 はフライホイールダイオードD2 のアノードと接地間に接続れている。
【0072】
図6に示した点火装置の動作は図1に示した点火装置の動作と同様である。図6のように構成した場合には、点火用コンデンサC11及びC12を充電する際にフライホイールダイオードD2 を通して電流が流れることがないため、該フライホイールダイオードを通して流れる電流により電流検出手段4に発生する電流検出信号が多重点火用トリガ回路5にノイズとして与えられるおそれを無くすことができる。
【0073】
点火コイルの一次側に3以上の点火用コンデンサを設ける場合にも図6と同様の構成をとることができるのはもちろんである。
【0074】
上記の各例では、機関の運転中常時多重点火を行わせているが、機関の全回転域で多重点火を行わせると、複数の点火用コンデンサを常に充電する必要があるため、点火用コンデンサの充電電圧が低下し、多重点火を行わない場合に比べて点火コイルの二次側に誘起する高電圧の波高値が低くなるおそれがある。特に機関の始動時に点火用コンデンサの充電電圧が低下すると、機関を始動することが困難になるおそれがある。また機関の全回転域にわたって多重点火を行わせることは必ずしも必要ではなく、殆どの場合は、機関の急加速を行う際や急減速を行う際等のように、混合気が特に希薄になって着荷が難しくなるときにのみ多重点火を行わせて火花放電の継続時間を長くするようにすればよい。
【0075】
従って、本発明に係わる点火装置は、必要時にのみ多重点火を行わせて火花放電の継続時間を長くすることができるようにしておくことが望ましい。図7は必要時にのみ多重点火を行わせることができるようにした例を示したもので、この例では、図1に示した構成に加えて更に、高レベル(「1」の状態)の多重点火許可信号Vm1と低レベル(「0」の状態)の多重点火禁止信号Vm2とを出力する制御信号発生回路6と、該制御信号発生回路6が多重点火許可信号を発生している時に第2の放電用スイッチを構成するサイリスタTh2にトリガ信号が与えられるのを許可し、多重点火禁止信号を発生しているときにサイリスタTh2にトリガ信号が与えられるのを禁止する多重点火制御回路7とが設けられている。図示の例では、多重制御回路7がアンド回路7からなっていて、制御信号発生回路6の出力が多重点火用トリガ回路5の出力とともにアンド回路AND1 に入力され、該アンド回路の出力が第2のサイリスタTh2のゲートに供給されている。
【0076】
図7に示した点火装置において、図9(M)の左半部に示したように制御信号発生回路6が高レベルの多重点火許可信号Vm1を出力しているときには、多重点火用トリガ回路5がトリガ信号を発生した時にアンド回路AND1 のアンド条件が成立してサイリスタTh2にトリガ信号Vt2が与えられるため、該サイリスタTh2が導通して図9の左半部に示したように多重点火が行われる。これに対し、図9(M)の右半部に示すように、制御信号発生回路6が低レベルの多重点火禁止信号Vm2を発生しているときには、多重点火用トリガ回路5がトリガ信号を発生しても、アンド回路AND1 のアンド条件が成立しないため、サイリスタTh2にトリガ信号Vt2が与えられず、図9の右半部に示したように多重点火は行われない。多重点火が行われない状態では、点火用コンデンサC12が充電されたままの状態に保持されるため、コンデンサ充電用電源部2の出力が全てコンデンサC11の充電に使われる。従ってコンデンサC11の充電電圧を十分に高くすることができ、点火コイルの二次コイルに誘起する点火用高電圧の波高値を高くすることができる。
【0077】
多重点火制御回路6は、例えば、火花放電の継続時間を長くする必要がある機関の急加速時や急減速時に多重点火許可信号Vm1を出力し、機関の始動時及び機関の回転速度の時間的変化率が小さいときには多重点火禁止信号Vm2を出力するように構成しておく。機関の急加速及び急減速は、機関の回転速度に比例した信号電圧の時間的変化率を求めて、その時間的変化率を設定値と比較することにより検出することができる。
【0078】
また点火用高電圧の波高値を特に高くする必要がある機関の始動時に多重点火禁止信号を発生し、機関の始動後は多重点火許可信号を発生するように制御信号発生回路6を構成することもできる。
【0079】
図7の各部を更に具体的にした例を図8に示した。図8に示した例では、多重点火用トリガ回路5が図2に示した例と同様に構成されている。制御信号発生回路6は、機関の急加速及び急減速の有無を検出して、急加速または急減速を検出した時に高レベルの加速検出信号を発生し、急加速及び急減速を検出していないときに低レベルの信号を発生する加速検出回路6Aと、加速検出回路6Aが出力する信号を反転して多重点火許可信号Vm1及び多重点火禁止信号Vm2を発生する反転回路6Bとからなっている。反転回路6Bは、エミッタが接地されたNPNトランジスタTR3 と、該トランジスタTR3 のベースと制御信号発生回路6の出力端子との間に接続された抵抗R20と、トランジスタTR3 のベースエミッタ間に接続された抵抗R21とからなり、トランジスタTR3 のコレクタが多重点火用トリガ回路5の出力端子に共通接続されることによりアンド回路が構成されて多重点火制御回路7が構成されている。その他の構成は図2に示した点火装置の構成と同様である。
【0080】
図8に示した点火装置において、機関の急加速及び急減速が検出されていないときには、加速検出回路6Aが低レベルの信号を発生しているため、トランジスタTR3 が遮断状態を保持しており、該トランジスタTR3 のコレクタの電位は高レベルの状態(多重点火許可信号Vm1が発生した状態)にある。この状態では、多重点火用トリガ回路5がトリガ信号を出力した時にサイリスタTh2にトリガ信号Vt2が与えられるため、図9(M)の左半分に示したように多重点火が行われる。
【0081】
これに対し、機関の急加速または急減速が検出されている場合には、加速検出回路6Aが高レベルの加速検出信号を発生するため、トランジスタTR3 が導通状態になり、該トランジスタTR3 のコレクタの電位が低レベルの状態(多重点火禁止信号Vm2が発生した状態)になる。この状態では、多重点火用トリガ回路5がトリガ信号を出力した時にサイリスタTh2にトリガ信号Vt2が与えられないため、図9の右半分に示したように多重点火は行われず、第2の点火用コンデンサC12は充電されたままの状態に保持される。
【0082】
なお図9(A)ないし(L)の左半部に示した波形は、図3の(A)ないし (L)に示した波形と同様であり、図9(A)ないし(L)の右半部に示した波形は、(H)のトリガ信号Vt2が発生しない点、(I)のコンデンサC12の端子電圧Vc2が保持される点、(J)の一次電流I12が流れない点、及び(L)の二次電流の波形が多重放電電流波形でなくなる点を除き、図3に示したものと同様である。
【0083】
図7及び図8に示した例では、点火コイルの一次側に2つの点火用コンデンサが設けられているが、点火用コンデンサが3以上設けられる場合にも同様の考え方で多重点火制御回路を設けて必要なときにのみ多重点火を行わせるようにすることができる。
【0084】
上記の例では、放電用スイッチとしてサイリスタを用いているが、FET等の他の半導体スイッチにより放電用スイッチを構成してもよい。
【0085】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、点火コイルの二次電流と同期して変化するフライホイール電流を検出する電流検出手段を設けるとともに、点火コイルの二次電流が点火プラグに生じた火花放電を持続させるために必要な大きさの下限まで減衰した時に流れるフライホイール電流値以上の大きさの設定値を予め定めておいて、先行するコンデンサの放電が完了した後に流れるフライホイール電流が設定値まで減衰したことが検出された時に後続のコンデンサの放電を開始させるようにしたので、点火コイルの二次側の状態(特に放電開始電圧)が如何なる場合でも、第1の点火用コンデンサの放電により生じた高電圧により発生した火花放電をとぎれさせることなく、後続の点火用コンデンサの放電によって生じた高電圧により放電を継続させることができる。従って、常に立上がりが速く、途中でとぎれることがなく、継続時間が長い火花放電を得ることができ、混合気が希薄になった状態での着荷性能を向上させることができる。
【0086】
また本発明において、多重点火制御回路を設けて、必要なときにのみ多重点火を行わせるようにした場合には、多重点火を必要としないときに点火用コンデンサの充電電圧を高めて点火用高電圧の波高値を高めることができる。
【0087】
更に機関の急加速または急減速が検出されたときにのみ多重点火を行わせるようにした場合には、多重点火が行われる期間を短くすることができるため、点火プラグの消耗を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるコンデンサ放電式内燃機関用点火装置の構成例を示した回路図である。
【図2】図1に示したコンデンサ放電式内燃機関用点火装置の各部を更に具体的にした例を示した回路図である。
【図3】図1及び図2の点火装置の各部の電圧または電流波形を示した波形図である。
【図4】図1及び図2の点火装置の各部の電圧または電流波形を点火プラグの放電開始電圧が高い場合と低い場合とについて示した波形図である。
【図5】本発明に係わるコンデンサ放電式内燃機関用点火装置の他の構成例を示した回路図である。
【図6】本発明に係わるコンデンサ放電式内燃機関用点火装置の更に他の構成例を示した回路図である。
【図7】本発明に係わるコンデンサ放電式内燃機関用点火装置の更に他の構成例を示した回路図である。
【図8】図7に示した点火装置の各部を更に具体的にした例を示した回路図である。
【図9】図8の点火装置の各部の電圧または電流波形を示した波形図である。
【図10】従来のコンデンサ放電式内燃機関用点火装置の構成を示した回路図である。
【符号の説明】
1 点火コイル
2 コンデンサ充電用電源部
3 点火時期制御部
4 電流検出手段
5 多重点火用トリガ回路
C11,C12,C13 点火用コンデンサ
Th1,Th2,Th3 放電用スイッチを構成するサイリスタ
D2 フライホイールダイオード
P 点火プラグ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
[0002]
The present invention relates to a capacitor discharge type ignition device for an internal combustion engine.
[Prior art]
A capacitor discharge type ignition device for an internal combustion engine includes an ignition coil in which an ignition plug attached to a cylinder of the internal combustion engine is connected to a secondary side, a capacitor charging power supply for generating a capacitor charging voltage, and an ignition coil. An ignition capacitor, which is provided on the primary side and is charged to one polarity by the output of the capacitor charging power supply unit, and conducts when a trigger signal is given, and charges the electric charge accumulated in the ignition capacitor with the ignition coil. A discharge switch for discharging through the primary coil, and an ignition timing control unit for giving a trigger signal to the discharge switch at the ignition timing of the internal combustion engine.
[0003]
FIG. 10 shows an example of the configuration of one cylinder of this type of conventional ignition device. In FIG. 10,
[0004]
The
[0005]
D2 is a flywheel diode connected to both ends of the
[0006]
The capacitor charging
[0007]
The ignition capacitor C1 is charged to the illustrated polarity through the diode D1, the
[0008]
The ignition
[0009]
FIG. 10 shows the configuration of one cylinder of the ignition device. However, when the internal combustion engine has two or more cylinders, the portion excluding the capacitor charging
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, along with the tightening of exhaust gas regulations for internal combustion engines, in order to purify the exhaust gas even more, it has been practiced to dilute the fuel (air-fuel mixture) and burn it. Therefore, there is a need for an ignition device for an internal combustion engine that is capable of generating a spark discharge that has a fast rise time, does not break a spark, and has a long duration.
[0011]
The capacitor discharge type ignition device is characterized in that the secondary voltage of the
[0012]
Therefore, a plurality of ignition capacitors are provided on the primary side of the ignition coil, and the plurality of ignition capacitors are sequentially discharged at different timings, thereby increasing the duration of spark discharge generated in the ignition plug. 2. Description of the Related Art A discharge type ignition device for an internal combustion engine has been proposed.
[0013]
However, in this type of conventional igniter, the igniter which is assumed in advance without taking into account changes in the state of the load on the secondary side of the ignition coil (the state of the discharge gap of the ignition plug or the state of the air-fuel mixture in the combustion chamber) is considered. Since the timing for discharging the plurality of ignition capacitors is determined based on the ideal state of the secondary load of the coil, the spark discharge is continued when the state of the secondary load of the ignition coil deviates from the ideal state. In some cases (sparks may break).
[0014]
For example, when the engine is accelerated by opening the throttle valve from the idling state or when the engine is suddenly accelerated during operation, the fuel (air-fuel mixture) becomes lean and the discharge starting voltage of the spark plug increases. Therefore, the start of the discharge of the preceding ignition capacitor is delayed, and the waveform of the secondary commutation flowing through the ignition plug changes. Therefore, in order to perform the subsequent discharge without interrupting the preceding discharge, it is necessary to change the timing at which the subsequent discharge is started. Also, when the discharge gap is widened due to exhaustion of the spark plug electrode or when carbon adheres to the electrode, the discharge starting voltage increases, so in order to maintain the discharge, the timing to start the subsequent discharge must be set. It needs to be changed.
[0015]
In the conventional ignition device, since the discharge timing of the plurality of ignition capacitors is constant, it is not possible to cope with the change in the state of the secondary side of the ignition coil as described above, and the spark is not interrupted, In some cases, the intended purpose of obtaining a discharge having a long duration cannot be achieved.
[0016]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to automatically adjust the timing of discharging a plurality of ignition capacitors in accordance with a change in a secondary load (a state of a spark plug or a state in a combustion chamber of an engine) of an ignition coil. Another object of the present invention is to provide a capacitor discharge type internal combustion engine ignition device capable of obtaining a discharge which has a fast rising time, a continuous spark, and a long spark duration.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
Automatically adjusts the timing of discharging a plurality of ignition capacitors according to changes in the secondary load of the ignition coil to obtain a discharge with a long spark durationA capacitor discharge type internal combustion engine ignition device includes an ignition coil in which an ignition plug attached to a cylinder of the internal combustion engine is connected to a secondary side, a capacitor charging power supply unit for generating a voltage for capacitor charging, and a primary coil for the ignition coil. And a trigger provided for each of the first and second ignition capacitors and the first and second ignition capacitors that are provided on the sides and are charged to one polarity by the output of the capacitor charging power supply unit. A first and a second discharge switch for conducting when a signal is applied and discharging the electric charges stored in the first and second ignition capacitors through the primary coil of the ignition coil, respectively; An ignition timing control unit for applying a first trigger signal to the first discharge switch, and inducing the primary coil of the ignition coil after the discharge of each ignition capacitor is completed A flywheel diode connected in parallel to the primary coil in a direction in which the pressure is applied in a forward direction, current detecting means for detecting a flywheel current flowing through the flywheel diode, and a flywheel detected by the current detecting means. And a multiple ignition trigger circuit for generating a second trigger signal when the wheel current has attenuated to a set value and applying the second trigger signal to a second discharge switch. The set value of the flywheel current is set to a value equal to or larger than the flywheel current value that flows when the secondary current of the ignition coil has attenuated to the lower limit of the magnitude required to sustain the spark discharge generated in the spark plug.
[0018]
In the above ignition device, the first and second ignition capacitors are charged to one polarity by the output voltage of the capacitor charging power supply unit. When the first discharge switch is turned on at the ignition timing of the internal combustion engine, the electric charge accumulated in the first ignition capacitor is discharged through the first discharge switch and the primary coil of the ignition coil, and the large primary coil is charged to the primary coil. Electric current flows. A high voltage for ignition is induced in the secondary coil of the ignition coil by a change in magnetic flux generated in the iron core of the ignition coil in accordance with the change in the primary current. When the discharge of the first ignition capacitor progresses and the electric charge stored in the capacitor is exhausted, a voltage in a direction in which the primary current that has been flowing so far continues to flow is induced in the primary coil of the ignition coil. Is applied to both ends of the flywheel diode in the forward direction. Therefore, a flywheel current flows from the primary coil of the ignition coil through the flywheel diode. The waveform of the flywheel current is a waveform that sharply rises to a peak when the discharge of the first ignition capacitor is completed, and then attenuates.
[0019]
Spark discharge is generated in the ignition plug by the high voltage for ignition induced in the secondary coil of the ignition coil, and a secondary current flows through the secondary coil. This secondary current starts to flow gradually from the start of discharging of the first ignition capacitor, reaches a peak when the flywheel current starts to flow, and then attenuates. The waveform of the secondary current of the ignition coil slightly changes in accordance with a change in the state of the secondary side of the ignition coil (the state of the discharge gap of the ignition plug, the state of the air-fuel mixture in the combustion chamber, and the like).
[0020]
In the capacitor discharge type ignition device, the change in the process in which the secondary current of the ignition coil attenuates from the peak and becomes zero and the change in the process in which the flywheel current flowing through the flywheel diode attenuates to zero are synchronized. ing. Therefore, by detecting the change in the flywheel current, it is possible to estimate the change in the secondary current of the ignition coil, and that the secondary current of the ignition coil has reached the lower limit necessary for sustaining the spark discharge. Can be estimated from the change in the flywheel current.
[0021]
The above ignition deviceIn the above, a set value of a value equal to or larger than a flywheel current value flowing when the secondary current of the ignition coil attenuates to the lower limit of the magnitude required to maintain the spark discharge generated in the ignition plug is determined in advance, When it is detected that the flywheel current detected by the current detecting means has reached the set value, a trigger signal is supplied to the second discharge switch to discharge the second ignition capacitor.
[0022]
With this configuration, regardless of the state of the secondary side of the ignition coil (particularly, the discharge starting voltage), the spark discharge generated by the high voltage generated by the discharge of the first ignition capacitor is not interrupted. Since the spark discharge can be continued by performing multiple ignitions by the high voltage generated by the discharge of the ignition capacitor of No. 2, a spark discharge which always rises quickly, is not interrupted on the way, and has a long duration is obtained. be able to.
[0023]
The multiple ignition trigger circuit compares the current detection signal obtained from the current detection means with a reference signal and determines whether the magnitude of the current detection signal exceeds the magnitude of the reference signal and the magnitude of the current detection signal. Circuit that generates an output at a level different from that when the magnitude of the reference signal is smaller than the magnitude of the reference signal, and occurs when the magnitude of the current detection signal falls below the magnitude of the reference signal as the flywheel current decays A trigger signal generation circuit for detecting a change in the output level of the comparison circuit and generating a second trigger signal to be applied to the second discharge switch. The magnitude of the reference signal is set to a magnitude corresponding to the set value of the flywheel current.
[0024]
In the above configuration, two ignition capacitors are provided, but in the present invention, the ignition capacitors areProvide three or more.
[0025]
That is, the ignition device according to the present invention includes an ignition coil connected to an ignition plug on the secondary side, a capacitor charging power supply unit for generating a voltage for capacitor charging, and a capacitor charging unit provided on the primary side of the ignition coil. A first to an n-th (n is an integer of 3 or more) ignition capacitors charged to one polarity by the output of the power supply unit, and a first and an n-th ignition capacitor. A first to n-th discharging switch which conducts when a first to n-th trigger signal is applied and discharges a charge stored in each of the first to n-th ignition capacitors through a primary coil of the ignition coil. An ignition timing control unit for providing a first trigger signal to a first discharge switch at the time of ignition of the internal combustion engine; A flywheel diode connected in parallel to the primary coil in a direction in which a voltage induced in the coil is applied in a forward direction, current detection means for detecting a flywheel current flowing through the flywheel diode, the second to n-th trigger signal output terminals connected to the respective trigger signal input terminals of the n discharge switches, and the flywheel current detected by the current detection means has attenuated to a set value. The trigger signal output terminal that outputs a trigger signal each time a signal is detected is shifted from the second trigger signal output terminal to the n-th trigger signal output terminal, so that the second to n-th discharge switches are sequentially switched to the second to n-th discharge switches. And a multiple ignition trigger circuit for providing an nth trigger signal.
[0026]
Also in this case, the set value of the flywheel current is set to be equal to or larger than the flywheel current value that flows when the secondary current of the ignition coil has attenuated to the lower limit of the magnitude necessary to sustain the spark discharge generated in the spark plug. You.
[0027]
In the case where three or more ignition capacitors are provided as described above, the multiple ignition trigger circuit includes a timing signal generation circuit that generates a timing signal when the flywheel current detected by the current detection means attenuates to a set value. And a second to n-th trigger signal output terminals connected to respective trigger signal input terminals of the second to n-th discharge switches, and the timing signal generation circuit generates a timing signal. The trigger signal output terminal, which outputs a trigger signal every time, is sequentially shifted from the second trigger signal output terminal to the nth trigger signal output terminal, so that the second to nth discharge switches are sequentially shifted to the second to nth discharge switches. And a trigger signal shift circuit that supplies an n-th trigger signal.
[0028]
The trigger signal shift circuit can be constituted by, for example, a shift register using a flip-flop circuit.
[0029]
The timing signal generation circuit compares the current detection signal obtained from the current detection means with the reference signal, and determines whether the magnitude of the current detection signal exceeds the magnitude of the reference signal and the magnitude of the current detection signal. And a comparison circuit that generates an output having a different level when the current detection signal is smaller than the reference signal in the process of attenuating the flywheel current. A timing signal output circuit for detecting a change in the output level and outputting a timing signal.
[0030]
When three or more ignition capacitors are provided as described above and the three or more ignition capacitors are sequentially discharged, a spark discharge having a longer duration than when two ignition capacitors are sequentially discharged is performed. Obtainable.
[0031]
In the present invention, it is also possible to adopt a configuration in which multiple ignition is performed only when it is necessary to extend the duration of the spark discharge.
[0032]
That is, a control signal generation circuit for generating a multiple ignition permission signal or a multiple ignition inhibition signal in accordance with the operation state of the internal combustion engine, and a second to n-th trigger signal when the multiple ignition permission signal is generated Is applied to the second to n-th discharging switches, and the second to n-th trigger signals are applied to the second to n-th discharging switches when the multiple ignition prohibition signal is generated. Further, by providing a multiple ignition control circuit for prohibiting the ignition, the multiple ignition can be performed only when it is necessary to extend the duration of the spark discharge.
[0033]
The control signal generation circuit generates the multiple ignition permission signal when rapid acceleration or rapid deceleration of the internal combustion engine is detected, and outputs the multiple ignition inhibition signal when rapid acceleration or rapid deceleration of the internal combustion engine is not detected. It can be configured to occur.
[0034]
The control signal generation circuit may be configured to generate a multiple ignition prohibition signal when the internal combustion engine is started and generate a multiple ignition permission signal after the internal combustion engine is started.
[0035]
When the control signal generation circuit and the multiple ignition control circuit are provided as described above, and the multiple discharge is performed only in the operation state in which the duration of the spark discharge needs to be increased, the duration of the spark discharge is reduced. When it is not necessary to lengthen, the charging voltage of the ignition capacitor can be increased to increase the peak value of the ignition high voltage. Therefore, as in the case of starting the engine, the duration of the spark discharge does not need to be particularly long, and the ignition performance can be improved when the peak value of the high voltage for ignition needs to be increased. If multiple ignition is performed only when necessary, such as when sudden acceleration or sudden deceleration of the engine is detected, the period during which multiple ignition is performed can be shortened, so that consumption of the spark plug is suppressed. can do.
[0036]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG.As a reference example used to explain the principle of the ignition device according to the present invention,1 shows an example of a configuration of one cylinder of a capacitor discharge type internal combustion engine ignition device, in which 1 is an ignition coil having a
[0037]
Ignition device shown in FIG., One ends of the first and second ignition capacitors C11 and C12 are connected to the non-ground side terminal of the
[0038]
The other ends of the ignition capacitors C11 and C12 are connected to the anodes of first and second thyristors Th1 and Th2 constituting first and second discharge switches, respectively, and the cathodes of these thyristors are grounded. . The gate of the first thyristor Th1 is connected to the output terminal of the ignition
[0039]
The output signal of the pulsar coil PC provided in the signal generator attached to the internal combustion engine is input to the ignition
[0040]
In FIGS. 3A to 3L, θ on the horizontal axis indicates the rotation angle of the crankshaft of the engine.
[0041]
The anode of a flywheel diode D2 is connected to the non-ground terminal of the
[0042]
The non-ground side terminal of the resistor R1 constituting the current detecting
[0043]
The capacitor charging
[0044]
When the capacitor charging
[0045]
The multiple
[0046]
The set value Ifs of the flywheel current is set to be equal to or larger than the flywheel current value that flows when the secondary current of the ignition coil has attenuated to the lower limit of the magnitude required to maintain the spark discharge generated in the spark plug. .
[0047]
In the ignition device shown in FIG. 1, a first ignition capacitor C11 and a second ignition capacitor C12 are shown through diodes D11 and D12 and a
[0048]
When the ignition
[0049]
As shown in FIG. 3 (L), the waveform of the secondary current I21 of the ignition coil that flows when a spark discharge is generated in the ignition plug P at a high voltage generated by the discharge of the first ignition capacitor C11, as shown in FIG. The current gradually starts flowing from the start of discharge of the capacitor for use, and reaches a peak when the flywheel current If1 starts flowing, and then attenuates. The waveform of the secondary current I21 slightly changes according to a change in the state of the secondary side of the ignition coil (the state of the discharge gap of the ignition plug, the state of the air-fuel mixture in the combustion chamber, and the like).
[0050]
In the capacitor discharge type ignition device, the change in the process in which the secondary current I21 of the
[0051]
In the ignition device shown in FIG. 1, when the flywheel current If1 detected by the current detection means 4 reaches the set value Ifs, the multiple
[0052]
Ignition device shown in FIG.In this case, the set value Ifs of the flywheel current If is equal to or larger than the flywheel current value flowing when the secondary current I2 of the ignition coil is attenuated to the lower limit of the magnitude required to sustain the spark discharge generated in the spark plug P. Irrespective of the state of the secondary side of the
[0053]
In the ignition device shown in FIG. 1, when charging the ignition capacitors C11 and C12, a voltage is applied across the series circuit of the flywheel diode D2 and the resistor R1, but the flywheel diode D2 and the resistor Since the impedance of the series circuit with R1 is sufficiently larger than the impedance of the
[0054]
The multiple
[0055]
One end of a differential capacitor C2 is connected to the output terminal of the comparator CP1, and the other end of the capacitor C2 is connected to the base of a transistor TR1 whose emitter is grounded. A diode D3 having an anode directed to the ground is connected between the base and the emitter of the transistor TR1, and a connection point between one end of the capacitor C2 and the output terminal of the comparator CP1 is connected to a DC constant voltage power supply (not shown) through a resistor R5. I have. The collector of the transistor TR1 is connected through a resistor R6 to the base of a PNP transistor TR2, and a resistor R7 is connected between the emitter and the base of the transistor TR2. One end of a resistor R8 is connected to the collector of the transistor TR2, and the other end of the resistor R8 is connected to the gate of a second thyristor Th2 constituting a second discharging switch.
[0056]
In this example, the comparator CP1 and the resistors R2 to R4 compare the current detection signal Vi obtained from the current detection means 4 with the reference signal Vr so that the magnitude of the current detection signal Vi exceeds the magnitude of the reference signal Vr. The
[0057]
Other configurations of the ignition device shown in FIG. 2 are the same as those of the ignition device shown in FIG. In the ignition device shown in FIG. 2, when no flywheel current is flowing, the output voltage V1 of the comparator CP1 is at a high level as shown in FIG. 3 (F). At this time, the differential capacitor C2 is charged through the resistor R5, and the voltage V2 across the capacitor C2 is at a high level as shown in FIG. When the flywheel current If1 flowing after the discharge of the first ignition capacitor C11 is completed exceeds the set value Ifs and the current detection signal Vi becomes larger than the reference signal Vr, the output voltage V1 of the comparator CP1 becomes low (ground potential). ). As a result, the electric charge stored in the differential capacitor C2 is discharged through the output stage of the comparator CP1 and the diode D3, so that the voltage V2 across the differential capacitor C2 becomes zero (see FIG. 3G). When the flywheel current If1 becomes smaller than the set value Ifs and the magnitude of the current detection signal Vi becomes smaller than the magnitude of the reference signal Vr, the output voltage V1 of the comparator CP1 rises to a high level. Charged through R5, the voltage across the differential capacitor C2 rises as shown in FIG. While the differentiation capacitor C2 is being charged, a base current flows through the transistor TR1 to turn on the transistor TR1, and the transistor TR2 is turned on while the transistor TR1 is turned on. Accordingly, as shown in FIG. 3H, the trigger signal Vt2 is supplied to the second thyristor Th2 through the transistor TR2 and the resistor R8.
[0058]
FIGS. 4A to 4H show how the waveforms of the primary current, the secondary current, and the flywheel current change when the state of the load on the secondary side of the ignition coil changes. The waveforms of the first trigger signal Vt1 and the terminal voltages of the ignition capacitors C11 and C12 are shown together with the waveforms of the output signal of the pulsar coil and the waveform of the first trigger signal Vt1. FIGS. 4C and 4D show the waveforms of the terminal voltages Vc1 and Vc2 of the first and second ignition capacitors C11 and C12, respectively. FIGS. 4E and 4F show waveforms of primary currents I11 and I12 flowing when the first ignition capacitor C11 and the second ignition capacitor C12 are discharged, respectively. (H) shows the waveforms of the flywheel currents If1, If2 and the secondary currents I21, I22 of the ignition coil, respectively. 4 (F) to 4 (H), the waveform shown by a solid line shows the waveform when the discharge starting voltage of the ignition plug connected to the secondary side of the ignition coil is low, and the waveform shown by the broken line shows the discharge of the ignition plug. The waveform when the starting voltage is high is shown.
[0059]
When the discharge starting voltage of the spark plug P is low, the second trigger signal is generated when the flywheel current If1 shown by the solid line in FIG. 4 (G) attenuates to the set value Ifs, and the second thyristor Th2 becomes conductive. Then, the second ignition capacitor C12 is discharged, and the primary current I12 flows as shown by the solid line in FIG. As a result, a high voltage is induced in the secondary coil of the ignition coil, and when the high voltage reaches the discharge starting voltage of the ignition plug, discharge occurs in the ignition plug P, as shown by the solid line in FIG. The secondary current I21 flows.
[0060]
On the other hand, when the discharge start voltage of the ignition plug P becomes high, it takes time for the secondary voltage of the ignition coil to reach the discharge start voltage. Therefore, as shown by a broken line in FIG. After the primary current I11 starts to flow, a time delay occurs before the secondary current I21 starts to flow, and the peak of the secondary current I21 also tends to decrease. The duration of the generated discharge tends to be shorter. At this time, as indicated by a broken line in FIG. 4G, the flywheel current If1 also tends to decrease, and the position where the flywheel current If1 attenuates and becomes equal to the set value Ifs advances. The discharge start position of the second ignition capacitor C12 is advanced by an amount corresponding to the decrease of I21, and the spark discharge generated in the ignition plug is prevented from being interrupted.
[0061]
Thus, the ignition coilThe magnitude of the flywheel current showing a tendency of change similar to that of the secondary current is detected, and the flywheel current is set to a set value (lower limit value of the secondary current necessary for continuing discharge at the spark plug). (The flywheel current value is set to be equal to or greater than the flywheel current value).ThenRegardless of the state of the load on the secondary side of the ignition coil (discharge start voltage of the ignition plug), the spark discharge generated in the ignition plug by the discharge of the first ignition capacitor is not interrupted, and the second ignition By starting the discharge of the capacitor, the duration of the spark discharge generated in the spark plug can be extended.
[0062]
aboveReference exampleHas two ignition capacitors C11 and C12 on the primary side of the ignition coil.In the present invention,By providing three or more ignition capacitors and sequentially discharging the three or more ignition capacitors, the duration of spark discharge can be further increased.Be able to make it longer.FIG. 5 shows an example in which a first ignition capacitor C11 to a third ignition capacitor C13 are provided on the primary side of the
[0063]
The multiple
[0064]
The timing
[0065]
The trigger signal shift circuit 5b includes a well-known flip-
[0066]
In the ignition device shown in FIG. 5, when the ignition
[0067]
The electric charges accumulated in the capacitors C3 and C4 of the differentiating
[0068]
Generally, when the first to n-th ignition capacitors C11 to C1n and the first to n-th discharge switches for discharging these capacitors are provided on the primary side of the ignition coil, the second to n-th discharge capacitors are provided. The second to n-th trigger signal output terminals t2 to tn connected to the respective trigger signal input terminals of the switch for setting the flywheel currents If1 to Ifn-1 detected by the current detecting
[0069]
The multiple ignition trigger circuit includes a timing signal generation circuit for generating a timing signal Vo when the flywheel current detected by the current detection means 4 has attenuated to a set value, a second discharge switch or an n-th discharge switch. The discharge switch has second to nth trigger signal output terminals t2 to tn connected to respective trigger signal input terminals of the discharge switch, and outputs a trigger signal each time the timing signal generating circuit generates a timing signal. By sequentially shifting the trigger signal output terminal from the second trigger signal output terminal to the nth trigger signal output terminal, the second to nth trigger signals are sequentially supplied to the second to nth discharge switches. It can be constituted by a trigger signal shift circuit. The trigger signal shift circuit can be constituted by, for example, a shift register using a flip-flop circuit.
[0070]
In the examples shown in FIGS. 1, 2 and 5, respectively, the ignition capacitor is connected in series with the primary coil of the ignition coil so that the charging current of the ignition capacitor flows through the primary coil of the ignition coil. However, the present invention can be applied to a case where a circuit configured to charge the ignition capacitor without passing through the primary coil of the ignition coil is used.
[0071]
FIG. 6 shows an example in which the ignition capacitor is charged without passing the primary coil of the ignition coil, and corresponds to the ignition device shown in FIG. In the example of FIG. 6, one ends of the first and second ignition capacitors C11 and C12 are grounded, and the other ends of the capacitors C11 and C12 are used for charging the capacitors through diodes D11 and D12 whose cathodes are directed toward the respective capacitors. It is connected to the non-ground side output terminal of the
[0072]
The operation of the ignition device shown in FIG. 6 is the same as the operation of the ignition device shown in FIG. In the case of the configuration as shown in FIG. 6, no current flows through the flywheel diode D2 when charging the ignition capacitors C11 and C12, so that the current flowing through the flywheel diode is generated in the current detecting
[0073]
Even when three or more ignition capacitors are provided on the primary side of the ignition coil, it goes without saying that the same configuration as that of FIG. 6 can be adopted.
[0074]
In each of the above examples, multiple ignitions are always performed during operation of the engine.However, if multiple ignitions are performed in the entire rotation range of the engine, it is necessary to constantly charge a plurality of ignition capacitors. There is a possibility that the charging voltage of the capacitor for use decreases, and the peak value of the high voltage induced on the secondary side of the ignition coil becomes lower than when multiple ignition is not performed. In particular, when the charging voltage of the ignition capacitor decreases at the time of starting the engine, it may be difficult to start the engine. It is not always necessary to perform multiple ignitions over the entire rotation range of the engine. In most cases, the mixture becomes particularly lean, for example, when the engine is rapidly accelerated or decelerated. Only when it is difficult to arrive, the multiple ignition is performed to extend the duration of the spark discharge.
[0075]
Therefore, it is desirable that the ignition device according to the present invention be capable of performing the multiple ignitions only when necessary so as to extend the duration of the spark discharge. FIG. 7 shows an example in which multiple ignition can be performed only when necessary. In this example, in addition to the configuration shown in FIG. 1, a high-level ("1" state) A control
[0076]
In the ignition device shown in FIG. 7, when the control
[0077]
The multiple
[0078]
The control
[0079]
FIG. 8 shows a more specific example of each part in FIG. In the example shown in FIG. 8, the multiple
[0080]
In the ignition device shown in FIG. 8, when rapid acceleration and rapid deceleration of the engine are not detected, since the acceleration detection circuit 6A generates a low-level signal, the transistor TR3 holds the cut-off state. The potential of the collector of the transistor TR3 is at a high level (a state in which the multiple ignition permission signal Vm1 is generated). In this state, the trigger signal Vt2 is supplied to the thyristor Th2 when the
[0081]
On the other hand, when rapid acceleration or rapid deceleration of the engine is detected, the acceleration detection circuit 6A generates a high-level acceleration detection signal, so that the transistor TR3 is turned on and the collector of the transistor TR3 is turned on. The potential becomes a low level (a state in which the multiple ignition prohibition signal Vm2 is generated). In this state, since the trigger signal Vt2 is not supplied to the thyristor Th2 when the
[0082]
The waveforms shown in the left half of FIGS. 9A to 9L are the same as the waveforms shown in FIGS. 3A to 3L, and are the same as those shown in FIGS. 9A to 9L. The waveforms shown in the halves are that (H) the trigger signal Vt2 is not generated, (I) the terminal voltage Vc2 of the capacitor C12 is held, (J) the primary current I12 does not flow, and ( It is the same as that shown in FIG. 3 except that the secondary current waveform of L) is no longer a multiple discharge current waveform.
[0083]
In the examples shown in FIGS. 7 and 8, two ignition capacitors are provided on the primary side of the ignition coil. However, when three or more ignition capacitors are provided, the multiple ignition It can be provided so that multiple ignition is performed only when necessary.
[0084]
In the above example, a thyristor is used as the discharging switch, but the discharging switch may be constituted by another semiconductor switch such as an FET.
[0085]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the current detection means for detecting the flywheel current that changes in synchronization with the secondary current of the ignition coil is provided, and the secondary current of the ignition coil is generated by the spark discharge generated in the spark plug. The flywheel current that flows when the discharge of the preceding capacitor is completed is set in advance, and the flywheel current that flows after the discharge of the preceding capacitor is completed is set in advance. Since the discharge of the subsequent capacitor is started when it is detected that the voltage has attenuated, the discharge of the first ignition capacitor can be performed regardless of the state of the secondary side of the ignition coil (in particular, the discharge start voltage). The discharge is continued by the high voltage generated by the subsequent discharge of the ignition capacitor without interrupting the spark discharge generated by the generated high voltage. Rukoto can. Therefore, a spark discharge can be obtained in which the start-up is always fast, there is no break in the middle, and the duration is long, and the loading performance in a state where the air-fuel mixture is lean can be improved.
[0086]
In the present invention, when a multiple ignition control circuit is provided to perform multiple ignition only when necessary, the charging voltage of the ignition capacitor is increased when multiple ignition is not required. The peak value of the high voltage for ignition can be increased.
[0087]
Further, when multiple ignition is performed only when rapid acceleration or rapid deceleration of the engine is detected, the period during which multiple ignition is performed can be shortened, so that consumption of the spark plug is suppressed. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration example of a capacitor discharge type ignition device for an internal combustion engine according to the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a more specific example of each part of the capacitor discharge type internal combustion engine ignition device shown in FIG.
FIG. 3 is a waveform diagram showing a voltage or current waveform of each part of the ignition device of FIGS. 1 and 2;
FIG. 4 is a waveform diagram showing the voltage or current waveform of each part of the ignition device of FIGS. 1 and 2 when the firing voltage of the spark plug is high and when it is low.
FIG. 5 is a circuit diagram showing another example of the configuration of the ignition device for a capacitor discharge type internal combustion engine according to the present invention.
FIG. 6 is a circuit diagram showing still another configuration example of the capacitor discharge type ignition device for an internal combustion engine according to the present invention.
FIG. 7 is a circuit diagram showing still another configuration example of the capacitor discharge type internal combustion engine ignition device according to the present invention.
8 is a circuit diagram showing an example in which each part of the ignition device shown in FIG. 7 is further concretely illustrated.
FIG. 9 is a waveform diagram showing a voltage or current waveform of each part of the ignition device of FIG. 8;
FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional capacitor discharge ignition system for an internal combustion engine.
[Explanation of symbols]
1 ignition coil
2 Power supply for capacitor charging
3 Ignition timing control section
4 Current detection means
5 Trigger circuit for multiple ignition
C11, C12, C13 Ignition capacitor
Thyristor constituting Th1, Th2, Th3 discharge switch
D2 flywheel diode
P Spark plug
Claims (6)
コンデンサ充電用の電圧を発生するコンデンサ充電用電源部と、 A capacitor charging power supply for generating a capacitor charging voltage;
前記点火コイルの一次側に設けられて前記コンデンサ充電用電源部の出力により一方の極性に充電される第1ないし第n(nは3以上の整数)の点火用コンデンサと、 First to n-th (n is an integer of 3 or more) ignition capacitors provided on the primary side of the ignition coil and charged to one polarity by an output of the capacitor charging power supply unit;
前記第1ないし第nの点火用コンデンサのそれぞれに対して設けられていて第1ないし第nのトリガ信号がそれぞれ与えられた時に導通して前記第1ないし第nの点火用コンデンサにそれぞれ蓄積された電荷を前記点火コイルの一次コイルを通して放電させる第1ないし第nの放電用スイッチと、 Each of the first to n-th ignition capacitors is provided, and becomes conductive when a first to n-th trigger signal is applied, and is stored in the first to n-th ignition capacitors. First to n-th discharging switches for discharging the charged electric charge through the primary coil of the ignition coil;
内燃機関の点火時期に前記第1の放電用スイッチに第1のトリガ信号を与える点火時期制御部と、 An ignition timing control unit for providing a first trigger signal to the first discharge switch at an ignition timing of the internal combustion engine;
各点火用コンデンサの放電が完了した後に前記点火コイルの一次コイルに誘起する電圧が順方向に印加される向きにして前記一次コイルに対して並列に接続されたフライホイールダイオードと、 A flywheel diode connected in parallel to the primary coil in a direction in which the voltage induced in the primary coil of the ignition coil is applied in the forward direction after the discharge of each ignition capacitor is completed,
前記フライホイールダイオードを通して流れるフライホイール電流を検出する電流検出手段と、 Current detection means for detecting a flywheel current flowing through the flywheel diode,
前記第2ないし第nの放電用スイッチのそれぞれのトリガ信号入力端子に接続された第2ないし第nのトリガ信号出力端子を有していて、前記電流検出手段により検出されるフライホイール電流が設定値まで減衰したことが検出される毎にトリガ信号を出力するトリガ信号出力端子を第2のトリガ信号出力端子から第nのトリガ信号出力端子側にシフトさせることにより第2ないし第nの放電用スイッチに順次第2ないし第nのトリガ信号を与える多重点火用トリガ回路とを具備し、 It has a second to nth trigger signal output terminals connected to respective trigger signal input terminals of the second to nth discharge switches, and sets a flywheel current detected by the current detection means. By shifting the trigger signal output terminal for outputting a trigger signal every time it is detected that the signal has attenuated to the value from the second trigger signal output terminal to the nth trigger signal output terminal, A multi-ignition trigger circuit for sequentially providing second to n-th trigger signals to the switch;
前記フライホイール電流の設定値は、前記点火コイルの二次電流が点火プラグに生じた火花放電を持続させるために必要な大きさの下限まで減衰した時に流れるフライホイール電流値以上に設定されていることを特徴とするコンデンサ放電式内燃機関用点火装置。 The set value of the flywheel current is set to be equal to or larger than a flywheel current value that flows when the secondary current of the ignition coil attenuates to a lower limit of a magnitude necessary for sustaining a spark discharge generated in a spark plug. An ignition device for a capacitor discharge internal combustion engine, comprising:
前記電流検出手段により検出されるフライホイール電流が設定値まで減衰したときにタイミング信号を発生するタイミング信号発生回路と、 A timing signal generation circuit that generates a timing signal when the flywheel current detected by the current detection means attenuates to a set value;
前記第2の放電用スイッチないし第nの放電用スイッチのそれぞれのトリガ信号入力端子に接続された第2ないし第nのトリガ信号出力端子を有していて、タイミング信号発生回路がタイミング信号を発生する毎にトリガ信号を出力するトリガ信号出力端子を第2のトリガ信号出力端子から第nのトリガ信号出力端子側へと順次シフトさせることにより第2ないし第nの放電用スイッチに順次第2ないし第nのトリガ信号を供給するトリガ信号シフト回路とを備えていることを特徴とする請求項1に記載のコンデンサ放電式内燃機関用点火装置。 A timing signal generating circuit for generating a timing signal having a second to n-th trigger signal output terminals connected to respective trigger signal input terminals of the second to n-th discharge switches; The trigger signal output terminal, which outputs a trigger signal every time, is sequentially shifted from the second trigger signal output terminal to the nth trigger signal output terminal, so that the second to nth discharge switches are sequentially shifted to the second to nth discharge switches 2. The ignition device for a capacitor discharge type internal combustion engine according to claim 1, further comprising a trigger signal shift circuit for supplying an nth trigger signal.
前記電流検出手段から得られる電流検出信号を参照信号と比較して該電流検出信号の大きさが参照信号の大きさを超えているときと該電流検出信号の大きさが参照信号の大きさよりも小さいときとでレベルが異なる出力を発生する比較回路と、 The current detection signal obtained from the current detection means is compared with a reference signal, and when the magnitude of the current detection signal exceeds the magnitude of the reference signal, the magnitude of the current detection signal is larger than the magnitude of the reference signal. A comparison circuit that generates an output with a different level when the signal is small;
前記フライホイール電流が減衰していく過程で前記電流検出信号の大きさが参照信号の大きさを下回った際に生じる前記比較回路の出力のレベルの変化を検出して前記タイミング信号を出力するタイミング信号出力回路とを備えていることを特徴とする請求項2に記載のコンデンサ放電式内燃機関用点火装置。 The timing of detecting the change in the output level of the comparison circuit that occurs when the magnitude of the current detection signal falls below the magnitude of the reference signal in the process of the flywheel current being attenuated, and outputting the timing signal. 3. The ignition device for a capacitor discharge internal combustion engine according to claim 2, further comprising a signal output circuit.
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