JPS5859376A - 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】 この発明は、プラズマ点火装置の改良に関する。

従来のプラズマ点火装置としては、例えば第１図に示す
ようなものがある。

これを簡単に説明すると、バッチ＋Ｊ　Ｂの出力電圧＋
１２ＶをＤＣ−ＤＣコンバータエに入力してＩＫＶの直
流高電圧を発生し、ダイオードＤ１〜Ｄ４゜Ｄ５二Ｄ８
を介して各気筒毎のコンデンサＣ１−Ｃ４（容量ｌμＦ
）に高電圧を充電する。

ブレーカポインドの出力である点火信号ｆ（第２図（イ
））を、リップル２進カウンタおよび単安定マルチなど
で構成した点、火トリガ信号発生回路Ａに導いて、各気
筒の所定の点火時期にハイレベル″１　／／となるパル
ス幅０．５ｍ５ｅｃのトリガ信号ａ。

ｂ、ｃ、ｄ（第２図（ロ）〜（泗ンを順次発生する。

各トリガ信号ａ、ｂ、ｃ、ｄがハイレベルゝ′１”にな
ると、それに対応する各気筒のサイリスタ５ＣＲＩ−８
ＣＲ４が順次導通状２態になり、各気筒のプラズマ点火
プラグＰｓ　、Ｐ２．Ｐ３　、Ｐ４に第２図（へ）〜（
１月に示すような高電圧ＶＳＩ、ＶＳ２．ＶＳ３　、Ｖ
Ｓ４が発生して、各プラグに放電を生じ各気筒の点火が
行なわれる。

高電圧ｖ３１の発生原理を例えば１気筒を例にとって説
明すると次のようになる。

すなわち、コンデンサＣＩＫＩＫＶＯ高電圧が充電され
ている状態でトリガ信号ａがゝ０“から１“になると、
サイリスタ５ＣＲｔがオンして、コンデンサＣ１の低電
位側の電圧はＯｖから−ｌＫＶに急変する。　　この変
化が昇圧トランスＴｌに加わシ、まずその−次側コイル
ＬＰＩ　、　Ｃｓ　（但し　　　　ｌ Ｃｓ＞＞Ｃ５Ｊに周波数　ｆＰ−、、、ｉ工つの減衰振
動を伴う過渡現象が発生する。

これによってコイルＬＰＩの端子間に±ＩＫＶの最大振
幅を有する周波数ｆ１の減衰振動交流電圧が発生する。

この電圧が昇圧トランスＴｚＯ＠線比　ｌ；Ｎによって
Ｎ倍に昇圧され２次側コイルＬｌ１１に発生し、最大振
幅上Ｎ（ＫＶ）の交流電圧（第２図（へ））が点火プラ
グＰＬに印加されてその中心電極と側方電極間の混合気
に絶縁破壊を生じ、この点火プラグＰｓ　ｆ６：導通状
態にする。

点火プラグＰ１が導通状態になると、コンデンｆｃｔに
蓄えられた約０．５ジユールの高圧高エネルギがコイル
Ｌｓ１とコンデンサＣ１からなる２次組（回路を流れて
、周波数　ｆ２キ２．７つ、の減衰振動の交流電力とな
って点火プラグＰｔに短時間（０，１ｍ　Ｓｅｅ程度）
に注入される。

とのように作用するプラズマ点火装置は、エンジンの低
負荷運転領域や稀薄混合気燃焼などの、燃焼が不安定と
なりがちな運転条件において、確実な着火及び燃焼効率
の向上を計るものである。

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、コンデンサに蓄えたエネルギを短時間に点火プ
ラグの電極間に注入する構成となっていｆｃｆｃめ、低
温における機関始動時など、燃焼条件が非常に悪い時に
燃焼火炎が伝播途中で吹き消えた場合などに、再度混合
気に点火することができなくなるという問題点があった
。

この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、昇圧トランスの２次側コイルに磁気飽和の少
ないインダクタを直列に接続して、エネルギ蓄積コンデ
ンサに蓄わえ次エネルギをインダクタの作用に゛より徐
々に点火プラグへ供給するようにして、放電期間の延長
を一計ることにより、上記問題点を解決しよう表するも
のである。

以下、この発明の実施例を図面の第３図以降を参照して
説明する。

第３図は、この発明の一実施例を示す回路構成図である
。

なお、同図において、第１図と対応する部分には同一符
号を付して、その部分の説明を省略する。

同図において、昇圧トランスＴＩ−Ｔ４の各２次側コイ
ルＬｓ１〜ＬＳ４と各気筒毎のプラズマ点火プラグＰｔ
−Ｐｉの中心電極Ｐａ１〜Ｐａ４との各間に社、夫々磁
気飽和の殆んどないインダクタとしての空芯コイルＬｌ
−Ｌ４　　を接続しである、 なお、点火トリガ信号発生回路１は、４ビツトのリング
カウンタ１ａと４個の単安定マルチｌ’ｂｘ〜１ｂ４と
によって構成してあり、その４ピツ）リングカウンタ１
ａには、クランク角センサ２，３からのエンジン回転１
回転に２個及び２回転に１個の割合のパルス信号出力Ｓ
ｓ、Ｓｚが入力するようになっている。

ま、た、単安定マルチ４は、パルス信号Ｓ１を入力！し
て所定パルス幅（例えば１ｍ５ｅｃ）のパルス信号Ｓ３
をＤＣ−ＤＣコ／バータＩに出力して、点火の後の一定
時間（１ｍ５ｅｃ）　、ＤＣ−ＤＣ＝ｒンパータＩを停
止させるためのものである。

次にこの実施例の作用を説明する。

ＤＣ−ＤＣコンバータＩから出力された高電圧＋Ｖ（例
えばｔ５ＫＶ）が、！　（、ｔ　−）”　Ｄｌ　〜Ｄ４
゜Ｄ５〜Ｄ８を介してコンデンサＣ＊−Ｃ４に印加され
、該コンデンサＣ＋　−Ｃ４に高点火エネルギ（約１．
１ジユール）が充電される。

一方、クランク角センサ２，６からのパルス信号Ｓｓ、
Ｓｚ（第４図（イ）、（ロ））が入力される点火トリガ
信号発生回路１０４ピツトのり／グカウンタ１ａは、パ
ルス信号Ｓ２の立下りでリセットされ、ノくルス信号Ｓ
１の立上りで順次第４図（ハ）〜（へ）に示すようなパ
ルス信号α〜δを出力する。

単安定マルチ１ｂ１〜１ｂ４は、夫々パルス信号α〜δ
を入力して、各出力端子から第４図（ト）〜（ヌ）に示
すようなトリガ信号（パルス幅０．５　ｍ　３ｅｃ）　
ａ〜ｄを出力する。

これ等のトリガ信号ａ〜ｄが順次各気筒のサイリスタＳ
ＣＲ１−ＳＣＲ４に入力されると、サイリスタ５ＣＲ１
−８ＣＲ４は、順次導通状態になシ１．その結果コンデ
ンサＣ１〜Ｃ４の高電位側が次々に接地される。

すると、その高電位側が＋■からゼロに急落するため、
コンデンサＣ１＜ａの低電位側がゼロから−Ｖ（例えば
−１，５ＫＶ　）に急変する。

そのため、この高電圧が昇圧トランスＴ１−Ｔ４に順次
印加されて、コンデンサ０ｌ−Ｃ４から夫々−次側コイ
ルＬＰＩ−ＬＰ４を介してＣｓ−Ｃｓに電流が流れるた
め、２次側コイルＬＳＩ−ＬＳ４に超高電圧が発生し、
点火プラグＰ１〜Ｐ４の中心電極Ｐａ１〜Ｐａ４と側方
電極Ｐｂ１〜Ｐｂ４間で放電が次々になされる。

こうして、一旦点火プラグＰｌ−Ｐ４に放電が生じると
、その各電極間が放電抵抗（非常に小さい）を有して導
通状態となり、コンデンサＣｌ−Ｃ４に残っている高電
圧高エネルギ（約１ジユール）が２次側コイルＬｓｌ−
ＬＳ４及び空芯コイルＬｌ−Ｌ４を介して点火プラグＰ
Ｉ−Ｐ４の各電極間に徐々に供給される。

この際、２次側コイルＬｓｌ−ＬＳ４は、小信号時には
大きなインダクタンスを有するが、点火プラグＰｌ−Ｐ
４の電極間の放、電抵抗が数Ω以下と非常に低下するの
でコイルに大電陣が流れ、この大電流便よる発生磁界の
ため磁芯が飽和してインダクタとしての電流制限作用を
十分性°なうことができない。

これに対して−、空芯コイルＬ１〜Ｌ４は、磁芯を有さ
ないため、磁気飽和をおこすことが殆んどなく、電流制
限作用を十分性なうことができる。

また、電流の制限作用は、電流のピーク値を抑えること
ができるのみならず、コンデンサＣ１〜Ｃ４に蓄わえた
エネルギを比較的長い時間に亘って放電することになる
。　この様子を第５図に示す。

そして、この高エネルギ電荷の供給によって点火プラグ
Ｐ１〜Ｐ４の電極間にプラズマ状のガスが発生し、しか
もこれが比較的長時間に亘って行なわれるので、燃焼条
件が惑いような場合でも確実に混合気に着火燃焼させる
ことができる。

さらに゛、ピーク放電電力が小さくなることによシ、点
火プラグＰ１〜Ｐ４の電極が瞬時に熱せられて電極の金
属が腐食される割合が減じ、点火プラグの寿命を長くす
ることができる。　また、電流波形がゆるやかな時間変
化を示すので電波維音の発生が減少する。

なお、各サイリスタ５ＣＲＩ−８ＣＲ４は、点火トリガ
信号発生回路１からの一トリガ信号ａ−ｄによって順次
導通し、それに対応する点火プラグＰ１〜Ｐ４に同順に
高エネルギが供給されるので、第４図ヲ）〜斡）に示す
ように第１＝第３→第４−第２気筒の順に着火燃焼する
。　この時の各気筒毎の点火栓の電極間電圧は、第６図
に示すように変化する。

また、クランク角センサ２からのパルス信号Ｓ１によっ
て作動する単安定マルチ４のパルス信号Ｓ３（第４図ｕ
ｌＪ）によって、ＤＣ−ＤＣコンノ（−タｌは、点火の
度に１ｍ５ｅｃの開動作を停止して高電圧を発生しない
ので、サイリスタ５ＣＲＩ−８ＣＲ４は、導通状態から
遮断状態に復帰する。

＼ 第７図は、この発明の他の実施例を示す回路構、成因で
ある。

この実施例は、空芯コイルＬｌ−Ｌ４を、昇圧トランス
の１次側コイルＬｐ１〜ＬＰ４と２次側コイルＬＳＩ〜
ＬＳ４の各接続点と２次側コイルＬｓｔ〜Ｌ８４の各間
に夫々直列に接続しである。

このようにしても、第６図に示した実施例と同様の作用
効果を奏するばかシか、空芯コイルＬ１〜Ｌ４に超烏電
圧がかからないので、空芯コイル上１〜’Ｌ４Ｇ絶縁を
とり易い効果もある。

以上説明してきたように、この発明によるプラズマ点火
装置は、高圧点火回路中の昇圧トラシス０２次側コイル
と直列に磁気飽和の少ないインダ　　　　・フタを接続
して、放電電流の制限を効果的に行なう構成としｆｃり
め、次のような効果が得られる。

（１）放電継続時間が蝙退され、燃焼状態の悪い場合で
も一確実に混合気に着火できる。

（２）電流のピーク値を下げたため、点火栓の電極の損
耗が減少する。

（３）点火回路中のスイッチ素子の負担が減って小形の
もので足りる。

（４）電流の時間変化がなだらかなため、電波雑音の発
生が抑えられる。

ま九第６図に示す実施例のようにすれば１．昇圧トラン
スの１次側と２次側間の絶縁をとシやずいという効果が
あシ、第７図に示す実施例のようにすれば、空芯コイル
に超電圧がかからないので、空芯コイルのアースに対す
る絶縁をとシやすいという効果もある。

【図面の簡単な説明】 第１図は、従来のプラズマ点火装置の一例を示す回路構
成図、 第２図（イ）〜（す）は、夫々第１図における各部の信
号波形図、 第６図は、この発明の一実施例を示すプラズマ点火装置
の回路構成図、 第４図（イ）〜（ヨ）は、夫々第３図における各部の信
号波形図、 第５図及び第６図は、夫々第３図のプラズマ点火装置の
放電波形と従来のプラズマ点火装置の放電波形とを示す
線図、 第、７図は、この発明の他の実施例を示すプラズマ□点
火装置の回路構成図である。 Ａ、１・・・・・・点火トリガ信号発生回路５ＣＲ１−
８ＣＲ４・・・・・・サイリスタ（スイッチ手段）Ｂ・
・・・・・バッテリ Ｃ１＝Ｃ４・・・・・・点火エネルギ充電用コンデンサ
Ｉ・・・・・・ＤＣ−ＤＣコンデンサ Ｔ１〜Ｔ４・・・・・・昇圧トランス

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　直流電圧を直流高電圧に昇圧するＤＣ−ＤＣコンバ
   ータト、このＤＣ−ＤＣコンノ（−夕の出力電圧を充電
   する薫火エネルギ充電用コンデン、すと、このコンデン
   サの充電電圧を所定点火時期に放電するスイッチ手段と
   、このスイッチ手段によって放電した電圧を昇圧する昇
   圧トランスと、この昇圧トランスの２次側に発生する高
   エネルギによって作動するプラズマ点火プラグとによっ
   て構成したプラズマ点火装置において、前記昇圧トラン
   スの２次側コイルに磁気飽和の少ないインダクタを直列
   に接続したことを特徴とするプラズマ点火装置。 ２　磁気飽和の少ないインダクタが、空芯コイルである
   特許請求の範囲第１項記載のプラズマ点火装置。