JPS62186062A - 内燃機関用圧電式火花点火装置 - Google Patents
内燃機関用圧電式火花点火装置Info
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- JPS62186062A JPS62186062A JP2732486A JP2732486A JPS62186062A JP S62186062 A JPS62186062 A JP S62186062A JP 2732486 A JP2732486 A JP 2732486A JP 2732486 A JP2732486 A JP 2732486A JP S62186062 A JPS62186062 A JP S62186062A
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Landscapes
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- Spark Plugs (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は圧電素子を電気的に駆動して点火用の高電圧を
得るための内燃機関用圧電式火花点火装置に関する。
得るための内燃機関用圧電式火花点火装置に関する。
従来この種のものとしては、出力端子に点火プラグが接
続される圧電素子を、駆動回路よりの交番電圧により駆
動して、圧電素子の出力端子に点火用の交流高電圧を発
生させるもの(例えば、特開昭58−20237号公報
)や、このものにおいて圧電素子の出力端子とアース間
にダイオードをさらに接続したものが考えられている(
例えば、特開昭60−187764号公報)。
続される圧電素子を、駆動回路よりの交番電圧により駆
動して、圧電素子の出力端子に点火用の交流高電圧を発
生させるもの(例えば、特開昭58−20237号公報
)や、このものにおいて圧電素子の出力端子とアース間
にダイオードをさらに接続したものが考えられている(
例えば、特開昭60−187764号公報)。
〔発明が解決しようとする問題点]
ところが、上述した従来の前者のものでは、圧電素子の
出力端子に正負交互に点火用の交流高電圧が発生するの
で、点火プラグの要求電圧を低下することができるもの
の、発生電圧のピーク値が小さいという問題がある。ま
た、上述した従来の後者のものでは、圧電素子の出力端
子に、上記前者の2倍のピーク電圧を有する高周波発振
波形が得られるものの、一方の電圧しか発生しないので
、点火プラグの要求電圧があまり下がらないという問題
がある。
出力端子に正負交互に点火用の交流高電圧が発生するの
で、点火プラグの要求電圧を低下することができるもの
の、発生電圧のピーク値が小さいという問題がある。ま
た、上述した従来の後者のものでは、圧電素子の出力端
子に、上記前者の2倍のピーク電圧を有する高周波発振
波形が得られるものの、一方の電圧しか発生しないので
、点火プラグの要求電圧があまり下がらないという問題
がある。
そこで、本発明は、ピーク電圧が十分高く、点火プラグ
の要求電圧を十分低下することができて、点火性能を向
上することを目的とするものである。
の要求電圧を十分低下することができて、点火性能を向
上することを目的とするものである。
そのため本発明は、出力端子に点火プラグが接続される
圧電素子と、この圧電素子を交番電圧により駆動し、こ
の圧電素子の出力端子に点火用の交流高電圧を発生させ
るための駆動回路と、前記圧電素子の出力端子に、前記
点火プラグに対して並列にして接続されたダイオードと
電流制限手段との直列回路とを備える内燃機関用圧電式
火花点火装置を提供するものである。
圧電素子と、この圧電素子を交番電圧により駆動し、こ
の圧電素子の出力端子に点火用の交流高電圧を発生させ
るための駆動回路と、前記圧電素子の出力端子に、前記
点火プラグに対して並列にして接続されたダイオードと
電流制限手段との直列回路とを備える内燃機関用圧電式
火花点火装置を提供するものである。
これにより、駆動回路よりの交番電圧により圧電素子が
駆動されて伸縮し、この伸縮に応じて圧電素子に正負の
電荷が発生するが、このうち一方の極性の電荷はダイオ
ードおよび電流制御手段を介して制限された状態で放電
し、圧電素子に発生ずる一方の極性の電圧を制限された
所定の値にすると共に、他方の極性の電荷の蓄積量を増
大させて他方の極性の発生電圧を十分に太き(する。
駆動されて伸縮し、この伸縮に応じて圧電素子に正負の
電荷が発生するが、このうち一方の極性の電荷はダイオ
ードおよび電流制御手段を介して制限された状態で放電
し、圧電素子に発生ずる一方の極性の電圧を制限された
所定の値にすると共に、他方の極性の電荷の蓄積量を増
大させて他方の極性の発生電圧を十分に太き(する。
以下本発明を図に示す実施例について説明する。
第1図に本発明の第1実施例の構成を、第3図にその等
価回路を示す。
価回路を示す。
101〜103は、円柱状の圧電素子で、公知のチタン
酸ジルコン鉛(PZT)でできている。
酸ジルコン鉛(PZT)でできている。
これら3個の圧電素子101〜103は直列に接続され
、素子ホルダ903の円孔内に収納されている。
、素子ホルダ903の円孔内に収納されている。
素子ホルダ903は電気絶縁性の樹脂ポリカーボネイト
よりなり、側面に溝903aを持つ略円筒形状のもので
ある。この溝903a内には、ダイオード301,30
2及び電流制限手段をなす抵抗2が直列に配置されて埋
め込まれ、エポキシ樹脂にてポツティングされている。
よりなり、側面に溝903aを持つ略円筒形状のもので
ある。この溝903a内には、ダイオード301,30
2及び電流制限手段をなす抵抗2が直列に配置されて埋
め込まれ、エポキシ樹脂にてポツティングされている。
ダイオード301のアノードは導電性の材料からなる高
圧電極802に、カソードはダイオード302のアノー
ドにつながっている。ダイオード302のカソードは抵
抗2を介して溝903aの一端に配置されたアース電極
602につながっている。素子ホルダ903は、その一
端に入力電極601が、他端に高圧電極802がそれぞ
れ配置されていて、絶縁性材料からなる円筒形状のイン
シュレータ901内に挿入され、さらにこのインシュレ
ータ901は絶縁性材料からなる円筒形状のハウジング
902内に挿入されている。各圧電素子101〜103
の一端は、導電性のばね10で押さえられ、入力電極6
01に導通している。
圧電極802に、カソードはダイオード302のアノー
ドにつながっている。ダイオード302のカソードは抵
抗2を介して溝903aの一端に配置されたアース電極
602につながっている。素子ホルダ903は、その一
端に入力電極601が、他端に高圧電極802がそれぞ
れ配置されていて、絶縁性材料からなる円筒形状のイン
シュレータ901内に挿入され、さらにこのインシュレ
ータ901は絶縁性材料からなる円筒形状のハウジング
902内に挿入されている。各圧電素子101〜103
の一端は、導電性のばね10で押さえられ、入力電極6
01に導通している。
4は内燃機関のシリンダヘッドに配置される通常の点火
プラグで、その碍子部分4aの外周に耐熱、耐高電圧性
のゴム筒7の一端が嵌着され、このゴム筒7の他端はハ
ウジング902外周の高圧電極802側の端部に水密的
に嵌着されている。
プラグで、その碍子部分4aの外周に耐熱、耐高電圧性
のゴム筒7の一端が嵌着され、このゴム筒7の他端はハ
ウジング902外周の高圧電極802側の端部に水密的
に嵌着されている。
そして、点火プラグ4のステム部分4bに導電材よりな
るステムホルダ801が嵌着され、このステムホルダ8
01に高圧電極802が嵌着されていて、電気的導通を
保っている。
るステムホルダ801が嵌着され、このステムホルダ8
01に高圧電極802が嵌着されていて、電気的導通を
保っている。
また、ハウジング902の入力電極601例の開口端は
絶縁キャップ904がねじ込み固定されて密閉され、こ
の絶縁キャップ904を貫通して入力電極601および
アース電極602が外部に突出し、これら外部に突出し
た入力型1601およびアース電極602にそれぞれリ
ード線5a。
絶縁キャップ904がねじ込み固定されて密閉され、こ
の絶縁キャップ904を貫通して入力電極601および
アース電極602が外部に突出し、これら外部に突出し
た入力型1601およびアース電極602にそれぞれリ
ード線5a。
5bの一端が接続され、これらリード線5a、5bの他
端は駆動回路5の出力端子とアース端子にそれぞれ接続
されている。そして、各リード線5a、5bと入力電極
601およびアース電極602との接続部分を水密的に
覆って絶縁キャンプ904の端部外周にゴムキャップ9
05が嵌着されている。
端は駆動回路5の出力端子とアース端子にそれぞれ接続
されている。そして、各リード線5a、5bと入力電極
601およびアース電極602との接続部分を水密的に
覆って絶縁キャンプ904の端部外周にゴムキャップ9
05が嵌着されている。
第3図において、駆動回路5は制御回路51゜時限回路
521発振回路53.フリップフロップ54、およびア
ンドゲート55により構成される。
521発振回路53.フリップフロップ54、およびア
ンドゲート55により構成される。
6は点火時期センサであり、内燃機関の回転に同期して
第4図(B)に示すごとき点火信号を発生し、この点火
信号は時限回路52に印加される。
第4図(B)に示すごとき点火信号を発生し、この点火
信号は時限回路52に印加される。
第1図および第3図に示す装置の動作を以下に説明する
。
。
制御回路51はフリップフロップ54からの信号を受け
とって内燃機関の点火時期に各圧電素子101〜103
に発振回路53で発生した高周波の交番電圧を印加する
。この電圧の周期が圧電素子101〜103の伸縮の共
振周期と一致した時に圧電素子101〜103は大きく
伸縮し、その伸縮によって交流高電圧が発生する。この
交流高電圧を点火プラグ4に印加して、火花放電させる
ことができる。
とって内燃機関の点火時期に各圧電素子101〜103
に発振回路53で発生した高周波の交番電圧を印加する
。この電圧の周期が圧電素子101〜103の伸縮の共
振周期と一致した時に圧電素子101〜103は大きく
伸縮し、その伸縮によって交流高電圧が発生する。この
交流高電圧を点火プラグ4に印加して、火花放電させる
ことができる。
ところで、圧電素子101〜103はその伸縮に応じた
電荷を蓄えるから、ダイオード301゜302及び抵抗
2が無い場合、発生電圧のオープン波形は第2図(A)
のようになる。すなわち圧電素子101〜103が延び
た時に正の電荷を発生し、縮んだ時に負の電荷を発生す
る場合、伸びきった時及び縮みきった時の状態に対応す
る電圧をそれぞれ正負のピーク(例えばピーク電圧:±
15KV)とする交番電圧となる。この場合、ダイオー
ド301,302を付加すると、正の電荷をすべて放出
するので圧電素子101〜103が伸びきった状態で電
荷が零となり、その状態から縮みきった状態まで、負の
電荷が蓄積される。よって圧電素子101−103にお
ける発生電圧のオープン波形は第2図(B)のように負
の極性でのみ発振するようになり、第2図(A)の2倍
の電圧(例えばピーク電圧ニー30KV)が得られる。
電荷を蓄えるから、ダイオード301゜302及び抵抗
2が無い場合、発生電圧のオープン波形は第2図(A)
のようになる。すなわち圧電素子101〜103が延び
た時に正の電荷を発生し、縮んだ時に負の電荷を発生す
る場合、伸びきった時及び縮みきった時の状態に対応す
る電圧をそれぞれ正負のピーク(例えばピーク電圧:±
15KV)とする交番電圧となる。この場合、ダイオー
ド301,302を付加すると、正の電荷をすべて放出
するので圧電素子101〜103が伸びきった状態で電
荷が零となり、その状態から縮みきった状態まで、負の
電荷が蓄積される。よって圧電素子101−103にお
ける発生電圧のオープン波形は第2図(B)のように負
の極性でのみ発振するようになり、第2図(A)の2倍
の電圧(例えばピーク電圧ニー30KV)が得られる。
ところで、空気中のイオンは、電極にかけられた電圧(
電界)によって移動を開始する。そのイオンが空気中の
分子に衝突し、そこから電子をはじき出し、その電子は
eイオンに、電子をはじき出された原子は■イオンとな
る。すなわち、正と負とが交互に発生する高周波交流電
圧をかけると上記の作用が著しくなって放電しやすい状
態になり、点火プラグ4の放電要求電圧が低下する。そ
こで、第2図(A) 、 (B)及び一般的な点火装置
の波形を持つ電圧を比較すると、一般的な点火よりも第
2図(B)のほうが高周波発振波形であるため点火プラ
グ4の要求電圧が低いが、第2図(A)のほうが正負交
互の高周波交流波形であるためさらに低い。すなわち、
第2図(八)は正負交互に高電圧が発生するため点火プ
ラグ4の要求電圧低下の効果が大きいが、発生電圧は第
2図(B)の半分しかない。そこで、ダイオード301
,302と直列に抵抗2(抵抗値:例えばIOMΩ程度
)を付加することによって放出する正電荷を制限し、第
2図(C)のように比較的大きな負の電圧(例えばピー
ク電圧:30KV−数KV)とそれより小さな正の電圧
(例えばピーク電圧:数KV)とが交互に発生するオー
プン電圧波形が得られる。こうして第2図(B)に比較
して発生電圧を著しく下げることなく点火プラグ4の要
求電圧低下の効果が得られる。
電界)によって移動を開始する。そのイオンが空気中の
分子に衝突し、そこから電子をはじき出し、その電子は
eイオンに、電子をはじき出された原子は■イオンとな
る。すなわち、正と負とが交互に発生する高周波交流電
圧をかけると上記の作用が著しくなって放電しやすい状
態になり、点火プラグ4の放電要求電圧が低下する。そ
こで、第2図(A) 、 (B)及び一般的な点火装置
の波形を持つ電圧を比較すると、一般的な点火よりも第
2図(B)のほうが高周波発振波形であるため点火プラ
グ4の要求電圧が低いが、第2図(A)のほうが正負交
互の高周波交流波形であるためさらに低い。すなわち、
第2図(八)は正負交互に高電圧が発生するため点火プ
ラグ4の要求電圧低下の効果が大きいが、発生電圧は第
2図(B)の半分しかない。そこで、ダイオード301
,302と直列に抵抗2(抵抗値:例えばIOMΩ程度
)を付加することによって放出する正電荷を制限し、第
2図(C)のように比較的大きな負の電圧(例えばピー
ク電圧:30KV−数KV)とそれより小さな正の電圧
(例えばピーク電圧:数KV)とが交互に発生するオー
プン電圧波形が得られる。こうして第2図(B)に比較
して発生電圧を著しく下げることなく点火プラグ4の要
求電圧低下の効果が得られる。
第3図および第4図において、駆動回路5の作動の詳細
を説明する。発振回路53は、よく知られた2個のイン
バータゲート5303.5304を用いた回路で、抵抗
5301の抵抗値及びコンデンサ5302の容量は、圧
電素子101−103の共振周波数で発振回路53が発
振するように選んである(第4図(A))。
を説明する。発振回路53は、よく知られた2個のイン
バータゲート5303.5304を用いた回路で、抵抗
5301の抵抗値及びコンデンサ5302の容量は、圧
電素子101−103の共振周波数で発振回路53が発
振するように選んである(第4図(A))。
時限回路52の抵抗5201及びコンデンサ5202は
、第4図(B)に示す点火時期センサ6からの点火信号
を受は取った後、発振回路53の発振周期で制御回路5
1へ信号を送り始めてから、送り終わるまでの期間(第
4図(C))を決定する。
、第4図(B)に示す点火時期センサ6からの点火信号
を受は取った後、発振回路53の発振周期で制御回路5
1へ信号を送り始めてから、送り終わるまでの期間(第
4図(C))を決定する。
時限回路52の信号(第4図(C))と発振回路53の
信号(第4図(A))とはアンドゲート55によりアン
ドを取って第4図(D)に示す信号となり、制御回路5
1へ送られる。
信号(第4図(A))とはアンドゲート55によりアン
ドを取って第4図(D)に示す信号となり、制御回路5
1へ送られる。
第4図(D)の信号は、この信号をインバータ5101
により反転した信号(第4図(E))と共に、フリップ
フロップ54とアンドゲート5102゜5103によっ
て第4図(F) 、 (G)の信号となる。
により反転した信号(第4図(E))と共に、フリップ
フロップ54とアンドゲート5102゜5103によっ
て第4図(F) 、 (G)の信号となる。
これらアンドゲート5102,5103の出力信号(F
)及び(G)により一般によく知られるプッシュプル回
路でトランス5106の1次側を駆動する。プッシュプ
ル回路を構成する出力段の各トランジスタ5104.5
105はパワートランジスタで、瞬時に大電流を制御で
きる電界効果トランジスタである。
)及び(G)により一般によく知られるプッシュプル回
路でトランス5106の1次側を駆動する。プッシュプ
ル回路を構成する出力段の各トランジスタ5104.5
105はパワートランジスタで、瞬時に大電流を制御で
きる電界効果トランジスタである。
これにより、トランス5106の2次出力端子間が接続
されている駆動回路5の出力端子510とアース端子5
20間に圧電素子101〜103を駆動するための交番
電圧が発生する。
されている駆動回路5の出力端子510とアース端子5
20間に圧電素子101〜103を駆動するための交番
電圧が発生する。
第5図は本発明の第2実施例の要部構成を示すもので、
ダイオード301,302と抵抗2との直列回路を圧電
素子101〜103の両端と並列に接続したものであり
、第1図図示の第1実施例とほぼ同し作用効果が得られ
る。
ダイオード301,302と抵抗2との直列回路を圧電
素子101〜103の両端と並列に接続したものであり
、第1図図示の第1実施例とほぼ同し作用効果が得られ
る。
第6図は本発明の第3実施例の要部構成を示すもので、
第1図図示の第1実施例に対し、電流制限手段として抵
抗2の代わりに、降服電圧数KVのツェナーダイオード
あるいはバリスタ等の半導体電流制限素子303を用い
たものであり、第1図図示の第1実施例とほぼ同じ作用
効果が得られる。
第1図図示の第1実施例に対し、電流制限手段として抵
抗2の代わりに、降服電圧数KVのツェナーダイオード
あるいはバリスタ等の半導体電流制限素子303を用い
たものであり、第1図図示の第1実施例とほぼ同じ作用
効果が得られる。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明においては、圧電素子の一方の
極性の電荷がダイオードおよび電流制限手段を介して制
限された状態で放電し、圧電素子に発生する一方の極性
の電圧を制限された所定の値にすると共に他方の極性の
電荷の蓄積量を増大させて他方の極性の発生電圧を十分
に大きくできるから、点火プラグに印加されるピーク電
圧を十分高くすることができると共に、点火プラグには
正、負交互に電圧が印加されることになるため、点火プ
ラグの要求電圧を十分低下させることができて、点火性
能を大幅に向上することができるという優れた効果があ
る。
極性の電荷がダイオードおよび電流制限手段を介して制
限された状態で放電し、圧電素子に発生する一方の極性
の電圧を制限された所定の値にすると共に他方の極性の
電荷の蓄積量を増大させて他方の極性の発生電圧を十分
に大きくできるから、点火プラグに印加されるピーク電
圧を十分高くすることができると共に、点火プラグには
正、負交互に電圧が印加されることになるため、点火プ
ラグの要求電圧を十分低下させることができて、点火性
能を大幅に向上することができるという優れた効果があ
る。
第1図は本発明装置の第1実施例を示す部分断面構成図
、第2図は第1図図示装置における圧電素子の出力電圧
を従来例と対比して示す波形図、第3図は上記第1実施
例における電気回路図、第4図は第3図図示回路の作動
説明に供する各部波形図、第5図及び第6図は本発明装
置の第2および第3実施例における圧電素子部分の構成
をそれぞれ示す電気回路図である。 2・・・電流制御手段をなす抵抗、4・・・点火プラグ
。 5・・・駆動回路、101〜103・・・圧電素子、3
01.302・・・ダイオード、303・・・電流制御
手段をなす半導体電流制限素子。 第1図 第2図 第3図 (A)0 第4図
、第2図は第1図図示装置における圧電素子の出力電圧
を従来例と対比して示す波形図、第3図は上記第1実施
例における電気回路図、第4図は第3図図示回路の作動
説明に供する各部波形図、第5図及び第6図は本発明装
置の第2および第3実施例における圧電素子部分の構成
をそれぞれ示す電気回路図である。 2・・・電流制御手段をなす抵抗、4・・・点火プラグ
。 5・・・駆動回路、101〜103・・・圧電素子、3
01.302・・・ダイオード、303・・・電流制御
手段をなす半導体電流制限素子。 第1図 第2図 第3図 (A)0 第4図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、出力端子に点火プラグが接続される圧電素子と、こ
の圧電素子を交番電圧により駆動し、この圧電素子の出
力端子に点火用の交流高電圧を発生させるための駆動回
路と、前記圧電素子の出力端子に、前記点火プラグに対
して並列にして接続されたダイオードと電流制限手段と
の直列回路とを備える内燃機関用圧電式火花点火装置。 2、前記電流制御手段は抵抗を含んでなる特許請求の範
囲第1項記載の内燃機関用圧電式火花点火装置。 3、前記電流制御手段はツェナーダイオード、バリスタ
等の半導体電流制限素子を含んでなる特許請求の範囲第
1項記載の内燃機関用圧電式火花点火装置。 4、前記直列回路は前記圧電素子の出力端子とアース間
に接続されている特許請求の範囲第1項記載の内燃機関
用圧電式火花点火装置。 5、前記直列回路は前記圧電素子の両端に並列接続され
ている特許請求の範囲第1項記載の内燃機関用圧電式火
花点火装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2732486A JPS62186062A (ja) | 1986-02-10 | 1986-02-10 | 内燃機関用圧電式火花点火装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2732486A JPS62186062A (ja) | 1986-02-10 | 1986-02-10 | 内燃機関用圧電式火花点火装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62186062A true JPS62186062A (ja) | 1987-08-14 |
Family
ID=12217893
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2732486A Pending JPS62186062A (ja) | 1986-02-10 | 1986-02-10 | 内燃機関用圧電式火花点火装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62186062A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996021105A1 (fr) * | 1994-12-29 | 1996-07-11 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Dispositif d'allumage pour moteur a combustion interne |
-
1986
- 1986-02-10 JP JP2732486A patent/JPS62186062A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996021105A1 (fr) * | 1994-12-29 | 1996-07-11 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Dispositif d'allumage pour moteur a combustion interne |
US5715801A (en) * | 1994-12-29 | 1998-02-10 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Ignition system for internal combustion engine |
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