JPS6050986B2 - 内燃機関の点火装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関の点火装置、殊にスパークプラグに
火花を発生するためにエネルギーを蓄積する点火コイル
を使用する点火装置に関する。

点火火花を発生するために、１次巻線かタップされてい
る点火コイルを使用することは既に提案されている（米
国特許第３８７７４５３号明細書）。したがつて１次巻
線は、直列に接続されている第１巻線部分および第２巻
線部分を有する。これら２つの巻線部分は、典型的には
トランジスタ対によつてスイッチ制御される。その際一
方のトランジスタは両方の巻線部分に直列接続されてお
り、他方のトランジスタは巻線部分の一方の両端に接続
されている。点火が開始されると最初両トランジスタが
導通制御され、その結果第１部分巻線を介して比較的大
きな電流が流れることができる。それから第１トランジ
スタが遮断制御され、その結果電流は両部分巻線を介し
て流れ続けることができる。第１のトランジスタを制御
するために点火コイルに所属の付加コイルを用いるこの
種の点火装置は既に公知である。（ドイツ連邦共和国特
許公開公報第２２０３９３８号明細書）しかしこれによ
り点火コイルを複雑に構成しなければならない。また比
較的高い障害電圧が付加コイルに誘導されるので接続さ
れたトランジスタは誤制御され損傷をこうむることもあ
る。上記点火装置は、点火エネルギーがまず第１部分巻
線のみに蓄積されるように構成されている。

これにより十分な点火エネルギーの蓄積に必要な電流値
に非常に迅速に達し、したがつてまた内燃機関の高い回
転数範囲においても十分な点火エネルギーが用いられる
。十分な点火エネルギーの蓄５積に必要な電流値に達す
ると、電流は第１および第２の部分巻線を介して導かれ
る。巻数がより高いために比較的小さな電流で点火エネ
ルギーを蓄積することができる。点火装置の全体の電流
消費、ひいては点火コイルにか）る負荷が相当低減Ｊさ
れ、特に内燃機関の低い回転数範囲においては有利であ
る。本発明の課題は、従来の構成の欠点および複雑さを
取除いた、冒頭に述べた形式の点火装置を提供すること
である。

この課題は本発明によれば次のようにして解決される。

すなわち１次巻線が第１部分巻線と、該部分巻線に直列
接続されている第２部分巻線とから成り、両部分巻線の
接続点からタップされている点火コイルを有する内燃機
関の点火装置において、前記第１部分巻線に直列に、か
つ前記１次巻線のタップ点に接続された、第１トランジ
スタを有する第１回路と、前記第２部分巻線および第２
トランジスタを有する第２回路と、前記第１および第２
回路の各スイッチ区間に直列に接続されており、前記第
１部分巻線を流れる電流が前以つて決められた値に達す
るのを検出する監視抵抗と、監視抵抗に直列に接続され
かつ、前記第２回路の第２トランジスタのベースに接続
されている制御コンデンサと、前記監視抵抗に接続され
ていて、同監視抵抗を流れる電流に依存して、前記点火
コイルにおける蓄積エネルギーが急激に増加するように
前記第１トランジスタを流れる電流を制御し、かつ前記
監視抵抗を流れる電流が前以つて決められた値に達した
とき、前記第１トランジスタを開放制御する制御回路と
、前記第１トランジスタが開放制御されるとき一前記第
２トランジスタを導通状態に制御し、前言―点火コイル
の１次巻線の第１部分巻線および第２部分巻線両方を介
して連続的に電流が流れるようにする制御回路と、閉成
時に、前記制御コンデンサに対して充電電流を供給する
ように接続されている点火制御切換手段とを備えている
のである。

次に本発明を図面に示す実施例により詳細に説明する。

図示されていない自動車の同様に図示されていない内燃
機関のための第１図に示す点火装置は電流源１から供給
される。この電流源は例えば自動車のバッテリーである
。電流源１のプラス極からは作動スイッチ（点火スイッ
チ）２を含む給電線３がマイナス極からはアースに接続
された線４が出ている。点火エネルギーを供給するため
に点火コイル５が用いられる。点火コイルの１次巻線は
第１部分巻線６および有利には部分巻線６に対してより
大きな巻き数を有する第２の部分巻線７に分割され、一
方その２次巻線８は点火プラグ９と共に第２の部分巻線
７とアース線４の間に１つの直列回路を形成する。その
際点火プラグ９と２次巻線８は第２部分巻線と共に、ア
ース線４と接続されている。２次巻線８はまた図示され
ていない点火分配器を用いて所定の順序て複数の点火プ
ラグに接続できる。

一端が給電線と接続されている第１部分巻線はその他の
端子で２つの並列に接続された回路１１，１２の始点を
形成する。

これら回路は、アース線４に一方の端子が接続された監
視抵抗１０の他方の端子に接続されている。上記回路の
うち第１の回路１１は（Ｎｐｎ）トランジスタ１３のエ
ミッターコレクタ間を有し、第２の回路１２は次の直列
回路を有する。この直列回路には第１部分巻線６と接続
されている第２部分巻線７と第２の（Ｎｐｎ）トランジ
スタ１４のエミッターコレクタ５間とが所属している。
２つのトランジスタ１３，１４のエミッタは監視抵抗１
０の方を向いている。

監視抵抗１０に、電子監視スイッチ１５の制御入力側が
接続されている。

監視スイッチ１５はこ１θの場合（Ｎｐｎ）トランジス
タ１６のエミッターコレクタ間により形成される。電子
監視スイッチの制御入力回路のは、監視抵抗１０の、回
路１１，１２の方の側の端子からまず監視コンデンサ１
７を介してトランジスタ１６のベースに達しその工ミッ
タからアース線４を介して監視抵抗１０の別の端子に続
いている。トランジスタ１６のコレクタは一方において
（Ｎｐｎ）中間トランジスタ１８のベースに接続され、
他方においてコレクタ抵抗１９を介して給電線３と接続
されている。中間トランジスタ１８のエミッタ側はアー
ス線４に接続され、コレクタ側は一方において第１のト
ランジスタ１３のベースに接続され、他方においてコレ
クタ抵抗２０を介して給電線３に接続されている。給電
線３から制御コンデンサ２１に対する充電回路が分岐し
ている。

この制御充電回路は抵抗２２を介してこの制御コンデン
サ２１に達しその後監視抵抗１０を介してアース線４に
続いている。制御コンデンサ２１は第２のトランジスタ
１４のベ−スーエミッタ間の分路に接続されており、そ
の上トランジスタのベースの方に向いた端子はトランジ
スタ２３のコレクタに接続されている。トランジスタ２
３のエミッタはアース線４に接続され、また一方におい
て抵抗２４を介して給電線３に接続されているベースは
他方において点火制御切換手段２５を経てアース線４に
接続されている。点火制御切換手段２５はこの実施例の
場合従来の断続器２６により構成される。

この断続器は内一燃機関により駆動されるカム２７によ
り作動される。しかし点火制御切換手段２５は図示され
ていないトランジスタのエミッターコレクタ間により構
成することもできる。このトランジスタは断続器２６を
用いてまたは例えば交流発生器の形式で！動作する信号
発生器を用いて無接触制御、場合に応じて１つまたは複
数のマルチバイブレータを中間に挿入して制御される。
第１図による点火装置は次のように作動する。

作動スイッチ２が閉成されるとた＼゛ちに点火装３置は
機能し得る状態となる。さて点火制御切換手段２５の作
動中その電流を通す状態になるとトランジスタ２３のエ
ミッターコレクタ間は電流を遮断する状態に移行する。
これにより制御コンデンサ２１は回路素子２２，１０を
介して充電され４る。制御コンデンサ２１において指数
関数的に上昇する電圧に依存して第２のトランジスタ１
４のエミッターコレクタ間は徐々に電流が流れる状態に
移行する。制御コンデンサ２１を介して導かれる充電電
流が流れだすと同時に、部分電流は監視コンデンサ１７
およびトランジスタ１６のベ−スーエミッタ間を介して
分岐され、したがつてこの監視スイッチを形成するエミ
ッターコレクタ間を電流が流れる状態になる。続いて中
間トランジスタ１８のエミッターコレクタ間は電流を遮
断する状態に制御され、トランジスタ１３のエミッター
コレクタ間が電流が流れる状態に制御される。これによ
り第１部分巻線を介して電流が流れ、このフ電流は急速
に上昇し効果的な点火にとつて必要なエネルギーに達し
た後、監視コンデンサ１７ならびにトランジスタ１６の
ベ−スーエミッタ間を介して導かれる電流は、監視スイ
ッチ１５を形成するエミッターコレクタ間が非導通にな
る程度にま・で弱まる。これに依存して中間トランジス
タ１８のエミッターコレクタ間を電流が流れる状態に、
またトランジスタ１３のエミッターコレクタ間は電流を
遮断する状態に移行する。この間にこのエミッターコレ
クタ間が導通する第２のトランジスタ１４はこの時第１
の部分巻線６および第２部分巻線７からなる直列回路を
介して電流が流れ、それにより巻数が高いために比較的
僅かな電流において以前に蓄積された点火エネルギーが
点火コイル５に維持される。点火時点で点火制御切換手
段２５が電流を遮断する状態になると、トランジスタ２
３は抵抗２４を介して制御電流を得て、このトランジス
タ２３のエミッターコレクタ間が導通状態になる。

したがつて制御コンデンサ２１は放電し第２のトランジ
スタ１４のエミッターコレクタ間は電流を遮断する状態
に制御される。これに依存して２次巻線８に高電圧パル
スが生じる。この高電圧パルスにより点火プラグ９に点
火火花が発生する。点火制御切換手段２５が再び電流を
通す状態になると、上述の経過が新たに始まる。

第２図の実施例は第１図の実施例とは次の点て異なつて
いる。

すなわち監視コンデンサ１７は抵抗２８に代わつており
、この抵抗は給電線３に接続されている抵抗２９および
監視抵抗１０とともに１つの分圧器を形成する。更に中
間トランジスタが省略されトランジスタ１６のコレクタ
は第１のトランジスタ１３のベースに接続され、第１の
トランジスタ１３のベースと第２のトランジスタ１４の
間に抵抗３０が接続されている。その他の第１図とその
働きが一致する回路素子には同じ番号が付けられている
。第２図による点火装置の作動は第１図のそれとは次の
点で異なつている。

制御コンデンサ２１の充電電流によつて、同時．に抵抗
３０および第１のトランジスタ１３のベ−スーエミッタ
間を介して制御電流が流れ始める。

その際トランジスタ１３のエミッターコレクタ間は導通
状態におかれしたがつて第１の部分巻線６を介して電流
が流れるようにする。この電流が効果的な点火火花に十
分な値に上昇すると、抵抗２８およびそのエミッターコ
レクタ間で監視スイッチ１５を形成するトランジスタ１
６のベ−スーエミッタ間を介して非常に高い部分電流が
流れるので、このエミッターコレクタ間は導通状態にな
る。したがつて第１のトランジスタ１３のエミッターコ
レクタ間は電流を遮断する状態に移行し、この間に導通
状態になつた第２のトランジスタ１４のエミッターコレ
クタ間は、そこで再び蓄積されたエネルギーを保持する
ために、このエネルギーが上述のように点火時点で点火
火花を生ぜしめるのに用いられるまで２つの部分巻線６
，７から成る直列回路を介して比較的わすかな電流を流
す。第３図の実施例は第２図による実施例とは次の点で
異なつている。

すなわち監視スイッチ１５はサイリスタ３１の陽極一陰
極一間により形成されている。このサイリスタの制御電
極は監視抵抗１０の方の側の、抵抗２８の端子、陰極は
アース線４および陽極は第１のトランジスタ１３のベー
スと接続されている。第２図ないしは第１図と働きにお
いて一致するその他の回路素子はこ）では同じ番号で示
されている。働きとしてはこの場合サイリスタ３１の陽
極一陰極間によつて形成される監視スイッチ１５の導通
状態への切換は第２図のトランジスタ１６のエミッター
コレクタ間の切換と同じように行なわれ、第２図により
説明したのと同じ制御作用が生じる。

だが陽極一陰極間の切換制御はこ）では点火時点で行な
われる。というのはトランジスタ２３のエミッターコレ
クタ間が導通状態に達しそれによりサイリスタ３１の陽
極がほとんどアース線４の電位になるからである。第４
図の電流Ｊ一時間ｔダイヤグラムにおいて、まず第１部
分巻線６、第１のトランジスタ１３のエミッターコレク
タ間並びに抵抗１０を介して導かれる電流は非常に急峻
に上昇し、しかも第１部分巻線６のインダクタンスおよ
び監視抵抗１０のため指数関数経過をとる。

その際電流値が゜Ｊ。べに達すると、効果的な点火火花
に十分なエネルギーが点火コイル５に蓄積される。した
がつてこのとき電流は２つの部分巻線６，７の直列回路
および監視抵抗１０を介して流れ、その結果まず電流が
値“゜Ｊｍｉｎ゛に瞬間的に低下する。この値から電流
は２つの部分巻線６，７、監視抵抗１０のインダクタン
スによりそして制御コンデンサ２１の共働により再び指
数関数的に上昇するが点火エネルギーの蓄積の最初の場
合よりも相当平らである。これにより内燃機関の回転数
の増加と共に減少する点火電圧が得られ大変有利てある
。というのは内燃機関のスタート時すなわち回転数が低
い場合圧縮された燃料一空気混合気を確実に燃焼するた
めに高い点火電圧が必要でありこれに対して内燃機関の
回転数が高い場合、点火電圧が低い値をとればまた確実
な燃焼が保証される。インダクタンスを卜・Ｊ２ｍ〜が
少なくともほとんど卜，・Ｊ２．ｎｉ．．と等しくなる
ように設定すると有利である。ただしＬ６は第１の部分
巻線６のインダクタンノス、Ｌ６７は２つの部分巻線６
，７の直列回路のインダクタンスを表わす。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明による点火装置の実施例の回路
略図、第４図は点火エネルギーを蓄積す夕る場合の電流
経過を示す電流Ｊ一時間ｔのダイヤグラムを示す。 ２・・・点火スイッチ、５・・・点火コイル、６，７・
・・１次巻線部分、９・・・点火プラグ、１０・・・監
視抵抗、１３，１４・・・トランジスタ、１５，３１・
・・監ク視スイッチ、１７・・・監視コンデンサ、２１
・・・制御コンデンサ、２５・・・点火制御切換手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ １次巻線が第１部分巻線６と、該部分巻線６に直列
   接続されている第２部分巻線７とから成り、両部分巻線
   の接続点からタップされている点火コイル５を有する内
   燃機関の点火装置において、前記第１部分巻線６に直列
   に、かつ前記１次巻線のタップ点に接続された、第１ト
   ランジスタ１３を有する第１回路１１と、前記第２部分
   巻線７および第２トランジスタ１４を有する第２回路１
   ２と、前記第１および第２回路１１、１２の各スイッチ
   区間に直列に接続されており、前記第１部分巻線６を流
   れる電流が前以つて決められた値に達するのを検出する
   監視抵抗１０と、監視抵抗１０に直列に接続されかつ、
   前記第２回路の第２トランジスタ１４のベースに接続さ
   れている制御コンデンサ２１と、前記監視抵抗１０に接
   続されていて、同監視抵抗１０を流れる電流に依存して
   前記点火コイル５における蓄積エネルギーが急激に増加
   するように前記第１トランジスタ１３を流れる電流を制
   御し、かつ前記監視抵抗１０を流れる電流が前以つて決
   められた値に達したとき、前記第１トランジスタ１３を
   開放制御する制御回路と、前記第１トランジスタ１３が
   開放制御されるとき、前記第２トランジスタ１４を導通
   状態に制御し、前記点火コイル５の１次巻線の第１部分
   巻線６および第２部分巻線７両方を介して連続的に電流
   が流れるようにする制御回路と、閉成時に、前記制御コ
   ンデンサ２１に対して充電電流を供給するように接続さ
   れている点火制御切換手段２５とを備えていることを特
   徴とする内燃機関の点火装置。 ２ 監視抵抗１０を流れる電流に依存して第１トランジ
   スタを流れる電流を制御しかつ前記監視抵抗を流れる電
   流が前以つて決められた値に達したとき、前記第１トラ
   ンジスタを開放制御する制御回路が、電子監視スイッチ
   １５の制御入力回路を含んでおり、該スイッチの状態の
   変化が前記第１トランジスタ１３を遮断状態に制御する
   特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の点火装置。 ３ 電子監視スイッチ１５の制御入力側は、監視抵抗１
   ０の両端に接続されており、該監視抵抗の電圧降下が、
   前以つて決められた値における電流に基いて、前記監視
   スイッチ１５の状態の変化を制御して、第１トランジス
   タ１３の遮断を制御する特許請求の範囲第１項記載の内
   燃機関の点火装置。 ４ 第１および第２トランジスタ１３、１４のエミッタ
   ーコレクタ間はそれぞれ、それぞれの１次部分巻線６、
   ７に直列に接続されており、第１トランジスタを有する
   第１回路は第２トランジスタを有する第２回路へ通じる
   分路に、第１トランジスタが遮断されているとき、前記
   １次部分巻線６、７両方を介して電流が流れるように接
   続されている特許請求の範囲第３項記載の内燃機関の点
   火装置。 ５ 電子監視スイッチ１５は、トランジスタ１６を有し
   、該トランジスタのエミッターコレクタ間は主電流路を
   形成しかつ第１トランジスタ１３の導通度を制御するよ
   うに接続されている特許請求の範囲第２項記載の内燃機
   関の点火装置（第１図）。 ６ 監視抵抗１０を流れる電流に依存して第１トランジ
   スタを流れる電流を制御しかつ前記監視抵抗を流れる電
   流が前以つて決められた値に達したとき、前記第１トラ
   ンジスタを開放制御する制御回路が、電子監視スイッチ
   （１５）を形成するトランジスタ１６と前記監視抵抗１
   ０との間に接続されている監視コンデンサ１７を有する
   特許請求の範囲第５項記載の内燃機関の点火装置。 ７ 第１トランジスタ１３と第２トランジスタ１４のそ
   れぞれのベース間に抵抗３０が設けられている特許請求
   の範囲第２項記載の内燃機関の点火装置（第２図、第３
   図）。 ８ 電子監視スイッチ１５はサイリスタ３１から成る特
   許請求の範囲第２項記載の内燃機関の点火装置（第３図
   ）。 ９ 監視抵抗１０を流れる電流に依存して第１トランジ
   スタを流れる電流を制御しかつ前記監視抵抗を流れる電
   流が前以つて決められた値に達したとき、前記第１トラ
   ンジスタを開放制御する制御回路が、監視抵抗１０と電
   子監視スイッチ１６、３１の制御電極との間に設けられ
   ている抵抗２８を有し、同電子監視スイッチ１６、３１
   の制御電極に接続されていない方の側の監視抵抗端子は
   、同電子監視スイッチ１６、３１の主電流路に接続され
   ており、該主電流路は第１トランジスタ１３を制御する
   ように接続されている特許請求の範囲第２項記載の内燃
   機関の点火装置（第２図、第３図）。 １０ １次部分巻線のインダクタンスの比は近似的に次
   の式１／２Ｌ＿６・Ｊ＾２＿ｍ＿ａ＿ｘ＝１／２Ｌ＿６
   ＿７・Ｊ＾２＿ｍ＿ｉ＿ｎに応じて決められ、その際Ｌ
   ＿６は第１部分巻線６のインダクタンス、Ｌ＿６＿７は
   互いに直列の両方の部分巻線６、７のインダクタンス、
   Ｊ＿ｍ＿ａ＿ｘは電流が前以つて決められた値に達した
   とき、第１部分巻線６を流れる最大の電流、Ｊ＿ｍ＿ｉ
   ＿ｎは、第１トランジスタ１３の開放に基いて、両方の
   部分巻線が直列に接続されたとき、該両部分巻線を介し
   て流れる電流である特許請求の範囲第１項記載の内燃機
   関の点火装置。