JPH06213119A - 圧電点火装置 - Google Patents
圧電点火装置Info
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- JPH06213119A JPH06213119A JP601693A JP601693A JPH06213119A JP H06213119 A JPH06213119 A JP H06213119A JP 601693 A JP601693 A JP 601693A JP 601693 A JP601693 A JP 601693A JP H06213119 A JPH06213119 A JP H06213119A
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- voltage
- piezoelectric
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- piezoelectric body
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 放電エネルギを確保でき、且つ点火時期の信
頼性を高めることができる圧電点火装置を得る。 【構成】 点火信号に同期して圧電体より発生された高
電圧に、バッテリ電圧を点火信号に同期してＤＣ／ＤＣ
コンバータ８で昇圧してコンデンサ１０に充電した充電
電圧を重畳した。
頼性を高めることができる圧電点火装置を得る。 【構成】 点火信号に同期して圧電体より発生された高
電圧に、バッテリ電圧を点火信号に同期してＤＣ／ＤＣ
コンバータ８で昇圧してコンデンサ１０に充電した充電
電圧を重畳した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、圧電体の発生する高
電圧を利用して内燃機関の点火を行う圧電点火装置に係
り、特に放電エネルギを確保でき、且つ点火時期の信頼
性を高めることができる圧電点火装置に関するものであ
る。
電圧を利用して内燃機関の点火を行う圧電点火装置に係
り、特に放電エネルギを確保でき、且つ点火時期の信頼
性を高めることができる圧電点火装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】図３は従来の圧電点火装置の構成を一部
断面で示す構成図、図４は圧電点火装置の要部の電圧を
示すタイムチャートである。従来の圧電点火装置は、点
火プラグ１に接続され、歪みエネルギを電気エネルギに
変換して電圧を発生する圧電体２と、この圧電体２に隣
接され、電気エネルギを歪みエネルギに変換して圧力を
発生する圧電アクチュエータ３と、これら圧電体２と圧
電アクチュエータ３とを固定支持する筺体４と、圧電ア
クチュエータ３に接続され、圧電アクチュエータ３に電
気エネルギとしての電圧を印加する駆動回路５とを備え
て構成され、圧電体２と圧電アクチュエータ３とは、筺
体４にて圧電点火部６として構成されている。
断面で示す構成図、図４は圧電点火装置の要部の電圧を
示すタイムチャートである。従来の圧電点火装置は、点
火プラグ１に接続され、歪みエネルギを電気エネルギに
変換して電圧を発生する圧電体２と、この圧電体２に隣
接され、電気エネルギを歪みエネルギに変換して圧力を
発生する圧電アクチュエータ３と、これら圧電体２と圧
電アクチュエータ３とを固定支持する筺体４と、圧電ア
クチュエータ３に接続され、圧電アクチュエータ３に電
気エネルギとしての電圧を印加する駆動回路５とを備え
て構成され、圧電体２と圧電アクチュエータ３とは、筺
体４にて圧電点火部６として構成されている。
【０００３】圧電体２は、例えばＰＺＴ（チタン酸ジル
コン酸鉛）等の圧電素子が圧力を受けた場合に分極電荷
を発生することによって電圧を発生するという原理を利
用したものであって、印加圧力Ｆに対して次式で表せる
電圧を発生する。
コン酸鉛）等の圧電素子が圧力を受けた場合に分極電荷
を発生することによって電圧を発生するという原理を利
用したものであって、印加圧力Ｆに対して次式で表せる
電圧を発生する。
【０００４】Ｖ＝ｇＬＦ／Ｓ
【０００５】ここで、ｇは電圧出力定数、Ｌは圧電体の
長さ、Ｓは圧電体の断面積である。図３ではこのような
圧電体２を２個対向させて使用し、これらの対向面２ａ
に同符号の電荷（負電荷）が発生するようにして、ここ
に点火プラグ１に接続された電極２ｂを設け、それらの
反対側の端面２ｃをアース電極側としている。
長さ、Ｓは圧電体の断面積である。図３ではこのような
圧電体２を２個対向させて使用し、これらの対向面２ａ
に同符号の電荷（負電荷）が発生するようにして、ここ
に点火プラグ１に接続された電極２ｂを設け、それらの
反対側の端面２ｃをアース電極側としている。
【０００６】圧電アクチュエータ３は、複数の薄い圧電
素子３ａが、正負交互に配列された電極３ｂを挟んで電
気的には並列に設けられた積層構造をなし、一つの圧電
素子に対して印加された電圧によって全ての圧電素子３
ａが同じ歪み（伸びまたは縮み）を発生し、この歪みを
筺体４と圧電体２で制限することによって圧電体２に大
きな圧力を印加するよう構成されている。この圧電アク
チュエータ３の両端部にはアース電極をなすとともに複
数の薄い圧電素子３ａの保護のための金属体３ｃが設け
られている。
素子３ａが、正負交互に配列された電極３ｂを挟んで電
気的には並列に設けられた積層構造をなし、一つの圧電
素子に対して印加された電圧によって全ての圧電素子３
ａが同じ歪み（伸びまたは縮み）を発生し、この歪みを
筺体４と圧電体２で制限することによって圧電体２に大
きな圧力を印加するよう構成されている。この圧電アク
チュエータ３の両端部にはアース電極をなすとともに複
数の薄い圧電素子３ａの保護のための金属体３ｃが設け
られている。
【０００７】駆動回路５は、圧電アクチュエータ３を駆
動して圧電体２に高電圧を発生させるためのアクチュエ
ータ駆動パルスを発生する。このアクチュエータ駆動パ
ルスは、図４に示されるように、矩形状の点火信号
（Ａ）の立ち下がりに同期して発生される。そしてこの
アクチュエータ駆動パルス（Ｂ）によって駆動された圧
電アクチュエータ３によって、圧電体２は高電圧の圧電
体出力電圧（Ｃ）を発生し、点火プラグ１に火花を生じ
させる。
動して圧電体２に高電圧を発生させるためのアクチュエ
ータ駆動パルスを発生する。このアクチュエータ駆動パ
ルスは、図４に示されるように、矩形状の点火信号
（Ａ）の立ち下がりに同期して発生される。そしてこの
アクチュエータ駆動パルス（Ｂ）によって駆動された圧
電アクチュエータ３によって、圧電体２は高電圧の圧電
体出力電圧（Ｃ）を発生し、点火プラグ１に火花を生じ
させる。
【０００８】筺体４は、円柱状の外形状をなして、その
中心軸に沿って設けられた穴４ａを有し、この穴４ａに
圧電体２と圧電アクチュエータ３とを順次挿入した後、
固定ネジ４ｂで圧電アクチュエータ３の後端部をなす金
属体３ｃを支持して固定する。
中心軸に沿って設けられた穴４ａを有し、この穴４ａに
圧電体２と圧電アクチュエータ３とを順次挿入した後、
固定ネジ４ｂで圧電アクチュエータ３の後端部をなす金
属体３ｃを支持して固定する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧電体
２による放電は容量放電であり、放電エネルギが小さ
く、放電時間も短くなる。したがって、このような放電
エネルギのみでは十分な点火を行わせることができず、
このため従来では、この放電エネルギを補充するために
数Ｋｖの直流電圧を重畳させることが行われているが、
このような直流電圧を常時点火プラグ１に印加するよう
にすると点火信号による点火時期以外のタイミングで点
火を行ってしまう恐れが生じ、点火時期の信頼性にかけ
るという問題点があった。
２による放電は容量放電であり、放電エネルギが小さ
く、放電時間も短くなる。したがって、このような放電
エネルギのみでは十分な点火を行わせることができず、
このため従来では、この放電エネルギを補充するために
数Ｋｖの直流電圧を重畳させることが行われているが、
このような直流電圧を常時点火プラグ１に印加するよう
にすると点火信号による点火時期以外のタイミングで点
火を行ってしまう恐れが生じ、点火時期の信頼性にかけ
るという問題点があった。
【００１０】この発明は上記の問題点を解決するために
なされたもので、放電エネルギを確保できて確実な点火
を行わせることができ、且つ点火時期の信頼性をも高め
ることができる圧電点火装置を得ることを目的としてい
る。
なされたもので、放電エネルギを確保できて確実な点火
を行わせることができ、且つ点火時期の信頼性をも高め
ることができる圧電点火装置を得ることを目的としてい
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明に係る圧電点火
装置は、点火信号に基づいて圧力を発生する圧力発生手
段と、この圧力発生手段による圧力を受けて高電圧を発
生する圧電体と、上記点火信号に同期してバッテリ電圧
を昇圧する昇圧手段と、この昇圧手段によって昇圧され
た上記バッテリ電圧を充電する充電手段と、この充電手
段によって充電された充電電圧を上記圧電体によって発
生された上記高電圧に重畳させる電圧重畳手段とを備え
たものである。
装置は、点火信号に基づいて圧力を発生する圧力発生手
段と、この圧力発生手段による圧力を受けて高電圧を発
生する圧電体と、上記点火信号に同期してバッテリ電圧
を昇圧する昇圧手段と、この昇圧手段によって昇圧され
た上記バッテリ電圧を充電する充電手段と、この充電手
段によって充電された充電電圧を上記圧電体によって発
生された上記高電圧に重畳させる電圧重畳手段とを備え
たものである。
【００１２】
【作用】圧力発生手段が点火信号に基づいて圧力を発生
すると、圧電体が応力を受けて分極電荷を発生すること
により高電圧を発生する。この高電圧は、昇圧手段によ
って昇圧されて更に充電手段によって充電されたバッテ
リ電圧に重畳され、十分な放電エネルギとなって点火プ
ラグに印加される。
すると、圧電体が応力を受けて分極電荷を発生すること
により高電圧を発生する。この高電圧は、昇圧手段によ
って昇圧されて更に充電手段によって充電されたバッテ
リ電圧に重畳され、十分な放電エネルギとなって点火プ
ラグに印加される。
【００１３】
実施例１．以下、この発明の実施例を図について説明す
る。図１はこの発明に係る圧電点火装置を示すブロック
図、図２は圧電点火装置の要部の電圧を示すタイムチャ
ートである。図１に示されるように、この発明の圧電点
火装置は、点火信号を発生する点火信号発生器７と、こ
の点火信号発生器７に接続された駆動回路５と、この駆
動回路５に接続された圧電点火部６と、点火信号発生器
７に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ８と、圧電点火部
６の出力側とＤＣ／ＤＣコンバータ８の出力側との間
に、ＤＣ／ＤＣコンバータ８側に順方向として接続され
たダイオード９と、このダイオード９のカソードとアー
ス間に接続されたコンデンサ１０とを備えて構成され、
圧電点火部６の出力側に点火プラグ１が接続されてい
る。尚、圧電点火部６は図３に示したように、圧電体
２、圧電アクチュエータ３、及びこれらを支持する筺体
５とから構成されている。
る。図１はこの発明に係る圧電点火装置を示すブロック
図、図２は圧電点火装置の要部の電圧を示すタイムチャ
ートである。図１に示されるように、この発明の圧電点
火装置は、点火信号を発生する点火信号発生器７と、こ
の点火信号発生器７に接続された駆動回路５と、この駆
動回路５に接続された圧電点火部６と、点火信号発生器
７に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ８と、圧電点火部
６の出力側とＤＣ／ＤＣコンバータ８の出力側との間
に、ＤＣ／ＤＣコンバータ８側に順方向として接続され
たダイオード９と、このダイオード９のカソードとアー
ス間に接続されたコンデンサ１０とを備えて構成され、
圧電点火部６の出力側に点火プラグ１が接続されてい
る。尚、圧電点火部６は図３に示したように、圧電体
２、圧電アクチュエータ３、及びこれらを支持する筺体
５とから構成されている。
【００１４】以上の構成によって、点火信号発生器７が
図２に示すような点火信号（Ａ）を発生すると、これに
同期して駆動回路５が図４に示したアクチュエータ駆動
パルス（Ｂ）を圧電点火部６に出力し、この駆動パルス
（Ｂ）を受けた圧電アクチュエータ３が点火信号に同期
して大きな圧力を発生する。この圧力は圧電点火部６の
圧電体２に印加されて、圧電体２は高電圧を圧電体出力
電圧（Ｃ）として発生する。
図２に示すような点火信号（Ａ）を発生すると、これに
同期して駆動回路５が図４に示したアクチュエータ駆動
パルス（Ｂ）を圧電点火部６に出力し、この駆動パルス
（Ｂ）を受けた圧電アクチュエータ３が点火信号に同期
して大きな圧力を発生する。この圧力は圧電点火部６の
圧電体２に印加されて、圧電体２は高電圧を圧電体出力
電圧（Ｃ）として発生する。
【００１５】一方、点火信号（Ａ）を受けたＤＣ／ＤＣ
コンバータ８は、この点火信号に同期してバッテリ（図
示しない）電圧を負電圧として昇圧し、この昇圧された
電圧は、コンデンサ１０にコンデンサ充電電圧（Ｄ）と
して充電される。そして、ダイオード９を介して圧電体
出力電圧（Ｃ）とコンデンサ充電電圧（Ｄ）とが重畳さ
れて点火プラグ印加電圧（Ｅ）として点火プラグ１に印
加される。
コンバータ８は、この点火信号に同期してバッテリ（図
示しない）電圧を負電圧として昇圧し、この昇圧された
電圧は、コンデンサ１０にコンデンサ充電電圧（Ｄ）と
して充電される。そして、ダイオード９を介して圧電体
出力電圧（Ｃ）とコンデンサ充電電圧（Ｄ）とが重畳さ
れて点火プラグ印加電圧（Ｅ）として点火プラグ１に印
加される。
【００１６】この点火プラグ印加電圧（Ｅ）は、図３に
示した圧電体出力電圧（Ｃ）に比較すると高電圧となっ
ている時間が長く、点火プラグ１により大きな放電電力
を与えることができ、確実な点火を行わせることができ
ると共に、点火プラグ１に高電圧を印加するタイミング
は点火信号に同期することとなるので、従来のように点
火時期以外のタイミングで放電が行われるということも
防止される。
示した圧電体出力電圧（Ｃ）に比較すると高電圧となっ
ている時間が長く、点火プラグ１により大きな放電電力
を与えることができ、確実な点火を行わせることができ
ると共に、点火プラグ１に高電圧を印加するタイミング
は点火信号に同期することとなるので、従来のように点
火時期以外のタイミングで放電が行われるということも
防止される。
【００１７】以上の構成において、点火信号発生器７、
駆動回路５、及び圧電アクチュエータ５はこの発明にお
ける圧力発生手段を構成し、ＤＣ／ＤＣコンバータ８は
この発明における昇圧手段を構成し、コンデンサ１０は
この発明における充電手段を構成し、ダイオード９及び
コンデンサ１０はこの発明における電圧重畳手段を構成
している。
駆動回路５、及び圧電アクチュエータ５はこの発明にお
ける圧力発生手段を構成し、ＤＣ／ＤＣコンバータ８は
この発明における昇圧手段を構成し、コンデンサ１０は
この発明における充電手段を構成し、ダイオード９及び
コンデンサ１０はこの発明における電圧重畳手段を構成
している。
【００１８】
【発明の効果】以上の構成より明らかなようにこの発明
に係る圧電点火装置によれば、点火信号に基づいて圧力
を発生する圧力発生手段と、この圧力発生手段による圧
力を受けて高電圧を発生する圧電体と、上記点火信号に
同期してバッテリ電圧を昇圧する昇圧手段と、この昇圧
手段によって昇圧された上記バッテリ電圧を充電する充
電手段と、この充電手段によって充電された充電電圧を
上記圧電体によって発生された上記高電圧に重畳させる
電圧重畳手段とを備えたため、放電エネルギを確保でき
て確実な点火を行わせることができ、且つ点火時期の信
頼性をも高めることができるという効果を奏する。
に係る圧電点火装置によれば、点火信号に基づいて圧力
を発生する圧力発生手段と、この圧力発生手段による圧
力を受けて高電圧を発生する圧電体と、上記点火信号に
同期してバッテリ電圧を昇圧する昇圧手段と、この昇圧
手段によって昇圧された上記バッテリ電圧を充電する充
電手段と、この充電手段によって充電された充電電圧を
上記圧電体によって発生された上記高電圧に重畳させる
電圧重畳手段とを備えたため、放電エネルギを確保でき
て確実な点火を行わせることができ、且つ点火時期の信
頼性をも高めることができるという効果を奏する。
【図１】この発明の実施例１を示すブロック図である。
【図２】実施例１の要部の電圧を示すタイムチャートで
ある。
ある。
【図３】従来の圧電点火装置の構成を一部断面で示す構
成図である。
成図である。
【図４】従来の圧電点火装置の要部の電圧を示すタイム
チャートである。
チャートである。
２ 圧電体 ３ 圧電アクチュエータ ５ 駆動回路 ６ 圧電点火部 ８ ＤＣ／ＤＣコンバータ ９ ダイオード １０ コンデンサ
Claims (1)
- 【請求項１】 点火信号に基づいて圧力を発生する圧力
発生手段と、 この圧力発生手段による圧力を受けて高電圧を発生する
圧電体と、 上記点火信号に同期してバッテリ電圧を昇圧する昇圧手
段と、 この昇圧手段によって昇圧された上記バッテリ電圧を充
電する充電手段と、 この充電手段によって充電された充電電圧を上記圧電体
によって発生された上記高電圧に重畳させる電圧重畳手
段と、 を備えたことを特徴とする圧電点火装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP601693A JPH06213119A (ja) | 1993-01-18 | 1993-01-18 | 圧電点火装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP601693A JPH06213119A (ja) | 1993-01-18 | 1993-01-18 | 圧電点火装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06213119A true JPH06213119A (ja) | 1994-08-02 |
Family
ID=11626907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP601693A Pending JPH06213119A (ja) | 1993-01-18 | 1993-01-18 | 圧電点火装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06213119A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014010097A1 (ja) * | 2012-07-11 | 2014-01-16 | 日立オートモティブシステムズ阪神株式会社 | 内燃機関用点火装置 |
| CN104603450A (zh) * | 2012-09-12 | 2015-05-06 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于内燃机的点火*** |
| US9784230B2 (en) | 2012-09-12 | 2017-10-10 | Robert Bosch Gmbh | Ignition system for an internal combustion engine |
-
1993
- 1993-01-18 JP JP601693A patent/JPH06213119A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014010097A1 (ja) * | 2012-07-11 | 2014-01-16 | 日立オートモティブシステムズ阪神株式会社 | 内燃機関用点火装置 |
| CN104603450A (zh) * | 2012-09-12 | 2015-05-06 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于内燃机的点火*** |
| JP2015529775A (ja) * | 2012-09-12 | 2015-10-08 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングＲｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ Ｇｍｂｈ | 内燃機関用点火装置 |
| US9651016B2 (en) | 2012-09-12 | 2017-05-16 | Robert Bosch Gmbh | Ignition system for an internal combustion engine |
| CN104603450B (zh) * | 2012-09-12 | 2017-06-23 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于内燃机的点火*** |
| US9784230B2 (en) | 2012-09-12 | 2017-10-10 | Robert Bosch Gmbh | Ignition system for an internal combustion engine |
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