JP2790628B2 - 内燃機関の点火装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、低温時など機関の円滑な運転が困難で燃
焼室内がくすぶり、点火栓にカーボンが付着しやすい運
転条件において、着火性能を向上させた内燃機関の点火
装置に関する。 〔従来の技術〕 従来、内燃機関の火花点火装置は、機関の回転速度や
負荷に応じて点火進角を調整する点火時期制御、車載バ
ッテリの電圧変化に応じて点火コイルで出力する電圧
（二次電圧）を制御する定電流制御などを行う制御手段
を備えていた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかるに、上記点火時期制御および定電流制御のみで
は、機関の温度が低く且つ低速運転を行ったとき当然に
発生する燃焼室でのくすぶりで点火栓の絶縁体の絶縁性
が低下し、火花放電が生じない、いわゆる火花放電ミス
が発生しやすい。 この発明者は、この絶縁性の低下の主因は、つぎの理
由によることを見い出した。 くすぶり状態では絶縁体の表面にカーボンが付着しや
すい。このカーボンは、単独では移動しにくく、容易に
は漏電路とはならないが、このカーボンに未燃焼燃料が
混ざった状態になると移動し易くなる。この混合物が点
火栓に印加される高電圧の作用で徐々に変位して、正負
極間を接続するブリッジ状となり、絶縁体の表面に漏電
短絡路が形成される。すなわち、くすぶりが発生する機
関の運転条件においては、点火栓の絶縁性の低下と正負
極間に印加される高電圧の印加時間との間には、相関関
係が存在する。 本発明の目的は、機関の低温時、機関の低速回転時、
機関の高負荷運転時、またはこれらの複合時など機関の
燃焼室内でくすぶりが生じる運転条件においてもい、点
火栓の絶縁体の絶縁抵抗値の低下が有効に防止でき、こ
れによりこれらの運転条件時においても、確実に火花放
電が得られ機関の円滑な回転が達成できる内燃機関の点
火装置の提供にある。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的達成のため、本発明の点火装置は、機関の温
度、機関の回転速度、または機関の負荷を検出する検出
手段と、電源から供給された一次電圧を昇圧させ二次電
圧を発生させる昇圧手段と、前記二次電圧が供給され、
少なくとも火花が絶縁体表面に沿って飛火する、燃焼室
に装着される沿面放電型点火栓と、前記検出手段からの
入力信号に応じて、前記沿面放電型点火栓への電圧印加
時期を制御する火花放電時期制御手段と、前記沿面放電
型点火栓での火花放電持続時間を、前記検出手段からの
入力信号に応じて制御する火花放電時間制御手段とから
成り、燻りが生じる運転条件における前記沿面放電型点
火栓の絶縁抵抗の低下を防止する構成を採用した。 〔作用および発明の効果〕 本発明の点火装置は、機関の燃焼室でくすぶりが発生
し易い運転条件において、沿面放電型点火栓における火
花放電持続時間を短縮制御する（第１項）か火花放電持
続時間を短縮制御する（第２項、第３項）構成であるの
で、沿面放電型点火栓の絶縁体に付着したカーボンと未
燃焼燃料との混合物の移動が少なく、正負極間を短絡す
るカーボンのブリッジの形成が防止される。よって、絶
縁体表面での漏電による火花放電ミスの発生が低減で
き、燃焼室での着火、燃焼が確実となり、機関の円滑な
運転が達成できる。 〔実施例〕 つぎに、この発明を図に示す一実施例に基づき説明す
る。 100は本発明にかかる内燃機関の点火装置を示す。 この点火装置100は、車載電源１と、内燃機関の燃焼
室に装着された沿面放電型の点火栓２と、電源１から供
給された一次電圧を昇圧して点火栓２へ供給する昇圧手
段である点火コイル３と、機関の温度センサである機関
冷却水温センサ４と、機関の負荷を検出するためのスロ
ットル開度センサ５と、回転速度センサ６と、火花放電
時期制御手段７と、上記センサ４、５、６の出力信号を
入力とし、一次電圧または一次電流を制御し、これによ
り、点火栓２での火花放電持続時間Ｔを制御する火花放
電時間制御手段８とを備える。 点火栓２は、第２図に示す如く、主体金具（取付金
具）21の先端22と、中心電極23の先端24との間に、絶縁
体25の表面26に沿った沿面放電ギャップ27とを有する。 また、点火栓としては、図示のフル沿面放電型点火栓
の他に、絶縁体の先端外周と主体金具先端との間に気中
放電ギャップを形成し、該気中放電ギャップを絶縁体表
面に沿った沿面放電ギャップに直列に配したセミ沿面放
電型点火栓であっても良い。そして、これらのフル沿面
放電型及びセミ沿面放電型の点火栓を沿面放電型点火栓
と称する。 点火コイル３は、電源１の電源電圧Vccがキースイッ
チSwを介して供給される一次コイル31、および配電器33
を介して点火栓２に接続され高電圧を発生する二次コイ
ル32を有する。 水温センサ４は、第３図に示す如く、機関のウォータ
ジャケット内の冷却水温に応じて電気抵抗値が変化し、
冷却水温を電圧に変換して出力する。なお、機関の温度
として、冷却水温以外に気温や機関本体の温度も利用で
きる。 スロットル開度センサ５は、第４図に示す如く、機関
の吸気管51に取り付けられたスロットルバルブ52にリン
ク機関53を介して連結されたポテンションメータ54を有
し、スロットル開度に応じた電圧Vsを出力端子5Aから出
力する。 回転速度センサ６は、機関のクランク軸またはカム軸
に連動するギア61と、電磁ピックアップコイル62とを有
し、機関の回転速度に比例した電圧を出力する。 火花放電時期制御手段７は、機関のクランク角位置検
出手段を含む点火信号発生手段71、前記センサ４、５、
６の出力信号を入力とし、機関の運転条件に応じて点火
進角を設定する点火進角制御回路72、主ドライブ回路7
3、及び点火コイル３とアースとの間に介在させたスイ
ッチング素子であるトランジスタTr1とを備える。 火花放電時間制御手段８は、電源１と点火コイル３の
一次コイル31との間に取り付けられたスイッチング素子
であるトランジスタTr2と、該トランジスタTr2と並列し
て電源１と一次コイル31との間に取り付けられたインピ
ーダンスＺとを備える。また、水温センサ４の出力を入
力とする比較器81、スロットル開度センサ５の出力を入
力とする比較器82、回転速度センサ６の出力を入力とす
る比較器83とを備え、各比較器は入力電圧と基準電圧Vr
とを比較する。 これら比較器81、82、83の出力は、アンド回路84に入
力され、さらにこのアンド回路84の出力は、ドライブ回
路85によって増幅され、トランジスタTr2のベースに入
力されている。 つぎに、この点火装置の作用を説明する。 機関の運転時は、キースイッチSwがONされ、一次コイ
ル31に電源電圧Vccが一次電圧として供給されている。 比較器81は、冷却水温が設定温度（例えば摂氏５度）
以上のときハイレベルの出力を生じ、比較器82は、スロ
ットルバルブの開度が設定開度（例えばフルスロットル
の3/4の開度）以下のときハイレベルの出力を生じ、比
較器83は、機関の回転速度が設定回転速度（例えば2000
rpm）以上のとき（通常運転条件のとき）ハイレベルの
出力を生じる。これにより、アンド回路84は、上記機関
の運転条件の内どれか一つが設定値を越えていればハイ
レベルの出力となり、トランジスタTr2が導通し、一次
コイル31に電源電圧Vccが印加される。 また、上記機関の運転条件の全てが設定値を越えてい
ないとき、すなわち、例えば、機関の温度が摂氏５度以
下で、スロットル開度が3/4以上、回転速度が2000rpm以
下のとき（くすぶり運転条件のとき）は、アンド回路84
の出力はローレベルとなり、トランジスタTr2は非導通
され、点火コイルの一次コイル31にはインピーダンスＺ
を介した電圧Vzが供給される。 これにより、一次コイル31に供給される一次電流およ
び一次電圧は、所定量だけ低減し、二次コイル32で発生
する二次電圧および二次電流も低減および短縮する。 この二次電圧の低減および短縮により点火栓２での火
花放電持続時間Ｔも短縮され、点火栓２の絶縁体の表面
26に付着したカーボンと未燃焼燃料との混合物が、高電
圧の作用でブリッジを形成することが防止される。 よって、中心電極23と主体金具21との間の絶縁性の低
下が防止され、放電ギャップ27で確実に火花放電が生起
される。この場合において、この実施例の如く点火栓が
沿面放電型点火栓２であると、生起した放電火花で絶縁
体の表面に付着したカーボンを焼失させる、いわゆる、
自己清浄作用が有効に機能するため、点火性能の向上が
著しい。 火花放電持続時間Ｔは、くすぶり運転条件のときは、
通常雲煙条件のときに対し1/2以下、1/4以上とすること
が望ましい。この理由は、1/2以上であると絶縁性の低
下防止効果が低く、1/4以下であると放電火花による着
火性が低下することによる。 第５図は本発明の他の実施例を示す。 この実施例では、点火栓２での火花放電持続時間Ｔを
短くする手段として、点火コイルの一次コイル31の一次
電流遮断後の、該一次コイルへの一次電流（一次遮断電
流）の流入開始時間ｔを、第６図に示す如く遅らせるこ
とにより（t0→t1→t2…）一次遮断電流Icの立ち上がり
の穏やかな点を利用して一次遮断電流Icを減らす（I0→
I1→I2…）ことを実現している。 火花放電時間制御手段８は、トランジスタTr1のベー
スとアースとの間にトランジスタTr3を設け、そのベー
スとアースとの間にコンデンサC1を挿入し、該ベースに
スロットル開度センサ５の出力端子6Aを接続し、出力電
圧Vsが入力されるようにしている。また、回転速度セン
サ６のピックアップコイル62の発生電力がダイオードD1
を介してコンデンサC1に充電されるようにし、その充電
電圧VC1がトランジスタTr1のベースに供給されるように
なっている。 出力電圧Vsは、第７図に示す如く、スロットル開度θ
に比例して変化する。 機関の回転速度に比例して、ピックアップコイル62の
発生する電力（信号）は、ダイオードD1により整流さ
れ、コンデンサC1に充電される。従って、回転速度が大
きいほどコンデンサC1の充電電圧VC1は高くなり、一次
遮断電流Icの流れている時間は長くなるため、高回転速
度時の電圧低下を抑制できる。 本実施例では、このことを逆にするためトランジスタ
Tr3、及びそのベースとアースとの間のコンデンサC2を
挿入している。 スロットル開度センサの出力電圧Vsは、コンデンサC2
を充電し、このコンデンサC2の充電電圧VC2はスロット
ル開度θに比例して高くなる。従って、トランジスタTr
3はVC2の高さに応じて抵抗R1を通してコンデンサC1の充
電電圧VC1を吸い込み、充電電圧VC1は低下する。その結
果、トランジスタTr1が導通する時間ｔが遅くなり、一
次遮断電流Icが減少し、これにより、点火コイルの二次
コイルで発生する二次電圧（エネルギー）が低下し、火
花放電の火花放電持続時間Ｔが短くなる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の第１実施例にかかる内燃機関の点火装
置の概略を示す構成図、第２図は沿面放電型点火栓の要
部断面図、第３図は水温センサの回路図、第４図はスロ
ットル開度センサの概略図、第５図は本発明の他の実施
例にかかる内燃機関の点火装置の概略を示す構成図、第
６図は一次遮断電流の立ち上がりの変化を示す波形図、
又、第７図は出力電圧とスロットル開度との関係を示す
グラフである。 図中 100…内燃機関の点火装置、１…車載電源、２…
点火栓、３…点火コイル、４…水温センサ（検出手
段）、５…スロットル開度センサ（検出手段）、６…機
関の回転速度センサ（検出手段）、７…火花放電時期制
御手段、８…火花放電時間制御手段

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．機関の温度、機関の回転速度、または機関の負荷を
   検出する検出手段と、 電源から供給された一次電圧を昇圧させ二次電圧を発生
   させる昇圧手段と、 前記二次電圧が供給され、少なくとも火花が絶縁体表面
   に沿って飛火する、燃焼室に装着され沿面放電型点火栓
   と、 前記検出手段からの入力信号に応じて、前記沿面放電型
   点火栓への電圧印加時期を制御する火花放電時期制御手
   段と、 前記沿面放電型点火栓での火花放電持続時間を、前記検
   出手段からの入力信号に応じて制御する火花放電時間制
   御手段とから成り、燻りが生じる運転条件における前記
   沿面放電型点火栓の絶縁抵抗の低下を防止する内燃機関
   の点火装置。 ２．前記火花放電時間制御手段は、機関の温度が設定温
   度以下で、且つ機関の回転速度が設定値以下のとき、機
   関の負荷に応じて火花放電持続時間を、定常に対し1/4
   以上1/2以下の範囲に短縮することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の内燃機関の点火装置。 ３．前記火花放電時間制御手段は、機関の温度が設定温
   度以下で、且つ機関の回転速度が設定値以下のとき、機
   関の負荷の増加に比例して前記一次電圧の遮断後の流入
   開始時期を遅らせることにより、機関の負荷の増加に比
   例して前記沿面放電型点火栓での火花放電持続時間を短
   縮させることを特徴とする特許請求の範囲の範囲第１項
   記載の内燃機関の点火装置。