JPS6371581A - Igniter for internal combustion engine - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To achieve reduction effect of discharge breakdown voltage, by applying high frequency voltage across an ignition plug immediately before ignition timing by means of a timing circuit according to an ignition signal fed from an ignition signal generator and applying ignition high voltage when there are residual ions. CONSTITUTION:Based on signals fed from various sensors, ECUI outputs an ignition signal and an ignition distributing signal to a timing circuit 601. Upon receipt of said signals, the timing circuit 601 drives a piezoelectric driver 10 with a delay of predetermined time from said input signals so as to apply high frequency A.C. voltage across an ignition plug 1301. An ignition signal from the timing circuit 601 causes production of negative ignition high voltage with a timing lagging behind the positive peak of high frequency A.C. voltage which has been applied across the ignition plug 1301 so as to cause discharge breakdown when there are residual ions. Consequently, the discharge breakdown voltage is reduced. Voltage having reverse polarity is applied across another ignition plug 1302 so as to cause discharge breakdown.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関用点火装置に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to an ignition device for an internal combustion engine.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、火花放電の直前に点火プラグに高周波電圧を印加
して、そのギャップ間のイオンを振動させて放電破壊し
易い状態にした上で点火用高電圧を印加するものが考え
られている（例えば、特開昭５７−２４４．５０号公報
）。Conventionally, it has been considered to apply a high frequency voltage to the spark plug immediately before spark discharge to vibrate the ions between the gaps and make them susceptible to discharge destruction, and then apply a high voltage for ignition (for example, , Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-244.50).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

ところが、上述した従来のものでは、高周波電圧の発生
位相に関係なく、点火用高電圧を印加するようにしてい
るので、例えば、高周波電圧が負極性から正極性となる
ときに負極性の点火用高電圧が印加されると各電圧が相
殺されて、点火用高電圧の立ち上がりが遅くなり、放電
破壊に至る前にギャップ間のイオンが減少して、高周波
電圧を印加する効果が十分得られないという問題がある
。However, in the conventional system described above, the high voltage for ignition is applied regardless of the generation phase of the high frequency voltage, so for example, when the high frequency voltage changes from negative polarity to positive polarity, the high voltage for ignition When high voltage is applied, each voltage cancels out, the rise of the high voltage for ignition is delayed, and the number of ions between the gaps decreases before discharge breakdown occurs, making it impossible to obtain the sufficient effect of applying high frequency voltage. There is a problem.

そこで本発明は、高周波電圧の印加による放電破壊電圧
の低減効果が確実に得られるようにするものである。Therefore, the present invention is intended to ensure that the effect of reducing the discharge breakdown voltage by applying a high frequency voltage can be obtained.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

そのため本発明は、点火コイルと、この点火コイルの１
次側巻線を断続するイブナイフと、前記点火コイルの２
次側巻線の両端にそれぞれ接続した各点火プラグと、内
燃機関の回転に同期して点火信号を発生する点火信号発
生器と、高周波電圧を発生する高周波電圧発生器と、前
記点火信号発生器の点火信号に応じ前記高周波電圧発生
器を駆動させて点火時期の直前において前記各点火プラ
グに高周波電圧を印加させると共に、点火時期の付近に
おいて前記イブナイフを断続させて前記各点火プラグに
点火用高電圧を印加させる信号の発生時期を前記高周波
電圧発生器の高周波電圧の周期に比べて充分短時間の分
解能でずらす為のタイミング回路とを備えることを特徴
とする内燃機関用点火装置を堤供するものである。Therefore, the present invention provides an ignition coil and one of the ignition coils.
Eve knife that connects and disconnects the next winding, and two of the ignition coils.
Each spark plug connected to both ends of the next winding, an ignition signal generator that generates an ignition signal in synchronization with the rotation of the internal combustion engine, a high-frequency voltage generator that generates a high-frequency voltage, and the ignition signal generator The high-frequency voltage generator is driven in response to the ignition signal to apply a high-frequency voltage to each of the spark plugs just before the ignition timing, and the Eve knife is intermittent near the ignition timing to apply an ignition high voltage to each of the spark plugs. An ignition device for an internal combustion engine characterized by comprising a timing circuit for shifting the generation timing of a signal for applying a voltage with a sufficiently short resolution compared to the period of the high frequency voltage of the high frequency voltage generator. It is.

〔作用〕[Effect]

これにより、点火信号発生器の点火信号に応じてタイミ
ング回路により高周波電圧発生器を駆動させて点火時期
の直前において各点火プラグに高周波電圧を印加すると
共に、各点火プラグに点火用高電圧を印加させる信号の
発生時期を高周波電圧の周期に比べて充分短時間の分解
能でずらして、高周波電圧によって生成されたイオンが
点火プラグのギャップ間に数多く残存しているうちに放
電破壊に至らしめる。As a result, a high-frequency voltage generator is driven by a timing circuit in accordance with the ignition signal of the ignition signal generator, and a high-frequency voltage is applied to each spark plug just before the ignition timing, and a high voltage for ignition is applied to each spark plug. The timing of the generation of the signal to cause the ignition is shifted with a sufficiently short resolution compared to the period of the high-frequency voltage, so that discharge breakdown occurs while a large number of ions generated by the high-frequency voltage remain between the gaps of the spark plug.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明を図に示す実施例について説明する。 The present invention will be described below with reference to embodiments shown in the drawings.

第１図および第２図に本発明の構成を示す。FIGS. 1 and 2 show the configuration of the present invention.

第１図は６気筒火花点火式内燃機関の例である。FIG. 1 shows an example of a six-cylinder spark ignition internal combustion engine.

回転角センサ２、吸気圧力センサ３、水温センサ４の出
力端子は、点火信号発生器を構成するエンジンコントロ
ールユニット　（以下ＥＣＵと略す）１の入力端子に結
線されている。ＥＣＵＩには点火用の出力端子として点
火信号端子ｌＯ１、点火分配信号端子１０２．１０３が
あり、点火信号分配器５の対応する入力端子にそれぞれ
結線されている。点火信号分配器５の出力端子は、３組
のタイミング回路６０１．６０２．６０３に結線されて
いる（第１図では１つのみが代表して図示してある）。Output terminals of the rotation angle sensor 2, intake pressure sensor 3, and water temperature sensor 4 are connected to input terminals of an engine control unit (hereinafter abbreviated as ECU) 1 that constitutes an ignition signal generator. The ECUI has an ignition signal terminal lO1 and ignition distribution signal terminals 102 and 103 as output terminals for ignition, which are respectively connected to corresponding input terminals of the ignition signal distributor 5. The output terminal of the ignition signal distributor 5 is connected to three sets of timing circuits 601, 602, and 603 (only one is shown as a representative in FIG. 1).

第２図にタイミング回路６０１の構成を示す。FIG. 2 shows the configuration of the timing circuit 601.

６０１１はピエゾ駆動周波数発振器、６０１２は高周波
発振器でいずれも公知の発振回路である。6011 is a piezo drive frequency oscillator, and 6012 is a high frequency oscillator, both of which are known oscillation circuits.

ピエゾ駆動周波数発振器６０１１の出力端子はアンドゲ
ート６０１７およびカウンタ６０１３のクロック端子（
ＣＬ）に結線されている。高周波発振器６０１２の出力
端子はダウンカウンタ６０１４のクロック端子（ＣＬ）
に結線されている。カウンタ６０１３．６０１４は例え
ばそれぞれ東芝製のＴＣ４０２２ＢＰおよびＴｅ３．０
１０３ＢＰを用いる。カウンタ６０１３のリセット端子
はタイミング回路６０１の入力端子６０１６に結線され
ており、Ｑ、出力端子はインバータを介してダウンカウ
ンタ６０１４の同期プリセット端子ＡＰＥに結線されて
いる。カウンタ６０１３のＱ。およびＱ、以外の出力端
子、例えばＱ４出力端子は、同カウンタ６０１３のカウ
ンタイネーブル（ＣＢ）端子に結線されいてる。ダウン
カウンタ６０１４のリセット端子へは、タイミング回路
６０１の入力端子６０１６からインバータを介して結線
されている。ダウンカウンタ６０１４の１）、端子（Ｐ
。The output terminal of the piezo drive frequency oscillator 6011 is connected to the AND gate 6017 and the clock terminal of the counter 6013 (
CL). The output terminal of the high frequency oscillator 6012 is the clock terminal (CL) of the down counter 6014.
is connected to. Counters 6013 and 6014 are, for example, TC4022BP and Te3.0 manufactured by Toshiba, respectively.
103BP is used. The reset terminal of the counter 6013 is connected to the input terminal 6016 of the timing circuit 601, and the Q and output terminals are connected to the synchronous preset terminal APE of the down counter 6014 via an inverter. Q of counter 6013. Output terminals other than Q and Q, for example, the Q4 output terminal, are connected to the counter enable (CB) terminal of the counter 6013. The input terminal 6016 of the timing circuit 601 is connected to the reset terminal of the down counter 6014 via an inverter. 1) of the down counter 6014, the terminal (P
.

からＰ、７）はディツブスイッチ６０１５を介して直流
電源に結線されている。ダウンカウンタ６０１４の出力
端子Ｃ８は、インバータを介してフリップフロップ６０
１９のリセット端子Ｒに結線されている。フリップフロ
ップ６０１９のセント端子Ｓはタイミング回路６０１の
入力端子６０１６に結線されており、出力端子Ｑは、通
常点火用出力端子６０１１０に結線されている。遅延回
路６０１８はバッファ、可変抵抗、コンデンサからなり
、入力側がタイミング回路６０１の入力端子６０１６に
結線され、出力側は、アントゲ−１・６０１７の入力端
子に結線されている。アンドゲート６０１７の出力端子
はピエゾ用出力端子６０１１１に結線されている。to P, 7) are connected to a DC power source via a ditub switch 6015. The output terminal C8 of the down counter 6014 is connected to the flip-flop 60 via an inverter.
It is connected to the reset terminal R of No. 19. The cent terminal S of the flip-flop 6019 is connected to the input terminal 6016 of the timing circuit 601, and the output terminal Q is connected to the normal ignition output terminal 60110. The delay circuit 6018 consists of a buffer, a variable resistor, and a capacitor, and its input side is connected to the input terminal 6016 of the timing circuit 601, and its output side is connected to the input terminal of the anime game 1/6017. The output terminal of the AND gate 6017 is connected to the piezo output terminal 60111.

第１図において、通常点火用出力端子６０１１０ばフル
トランジスタ式のイグナイタ７の点火入力端子（パワー
トランジスタのベース）に結線されている。８はディス
トリビュータのない点火装置（ＤＬＩ）用の点火コイル
で、その１次巻線８０１の一端は、バッテリー９に、他
端はイグナイタ７のパワートランジスタのコレクタに結
線されている。２次巻ｖＡ８０２ば、誤作動防止用ダイ
オード８０３を直列に接続し、空間ギャップ１２０１．
１２０２を介して異なる気筒に配置した２つの点火プラ
グ１３０１．１３０２に通常の高電圧コード１４０１．
１４０２て結線されている。ピエゾ用出力端子６０１１
１はピエゾ駆動装置１０の入力端子１００６に結線され
ている。入力端子１００６からは、電界効果トランジス
タ（ＦＥＴ）１００１のゲート、及び、インバータ１０
０３を介してＦＥＴ１００２のゲートに結線されている
。In FIG. 1, a normal ignition output terminal 60110 is connected to an ignition input terminal (base of a power transistor) of a full transistor type igniter 7. 8 is an ignition coil for an ignition device without a distributor (DLI), and one end of its primary winding 801 is connected to the battery 9, and the other end is connected to the collector of the power transistor of the igniter 7. For the secondary winding vA802, a malfunction prevention diode 803 is connected in series, and a space gap 1201.
A normal high voltage cord 1401.1202 is connected to two spark plugs 1301.1302 located in different cylinders.
1402 is connected. Piezo output terminal 6011
1 is connected to the input terminal 1006 of the piezo drive device 10. From the input terminal 1006, the gate of the field effect transistor (FET) 1001 and the inverter 10 are connected.
03 to the gate of FET 1002.

１次巻線】００４の中間位置は直流電源９に結線され、
上記ＦＥＴ１００Ｉおよび１００２と共に公知のプッシ
ュプル回路を形成している。２次巻線１００５は、両端
がピエゾ駆動装置１０の入力端子１００７．１００８に
結線されている。１１０１．１１０２ば共に直径１５朋
、長さ１５ｍｍの円柱形状の圧電素子で、公知のチタン
酸ジルコンく７） 酸鉛からなり、両端面に電極が焼き付けである。The intermediate position of primary winding] 004 is connected to the DC power supply 9,
Together with the FETs 100I and 1002, a known push-pull circuit is formed. Both ends of the secondary winding 1005 are connected to input terminals 1007 and 1008 of the piezo drive device 10. Both 1101 and 1102 are cylindrical piezoelectric elements with a diameter of 15 mm and a length of 15 mm, made of the well-known zirconium titanate lead, and electrodes are baked on both end faces.

圧電素子１１０１の一端面電極は、ピエゾ駆動回路１０
の出力端子１００７に結線されており、他の一端面電極
は高電圧コード１４０１によって点火プラグ１３０１に
結線されている。同様に圧電素子１１０２の一端面電極
は、ピエゾ駆動回路１０の出力端子１００８に結線され
ており、他の一端面電極は高電圧コード１４０２によっ
て点火プラグ１３０２に結線されている。One end surface electrode of the piezoelectric element 1101 is connected to the piezo drive circuit 10
The other end surface electrode is connected to the spark plug 1301 by a high voltage cord 1401. Similarly, one end surface electrode of the piezoelectric element 1102 is connected to the output terminal 1008 of the piezo drive circuit 10, and the other end surface electrode is connected to the spark plug 1302 by a high voltage cord 1402.

次に、第１図、第２図における構成の作用を説明する。Next, the operation of the configuration shown in FIGS. 1 and 2 will be explained.

ＥＣＵ　ｌは、回転角センサ２、吸気圧力センサ３、水
温センサ４からの信号に基づいて点火信号と点火分配信
号とを発生する。この信号をもとに点火信号分配器５は
、各気筒ベア（２気筒で１組）を受は持つ３組のタイミ
ング回路６０１．６０２．６０３に第３図（ａ＞に示す
点火信号を分配して送る。各タイミング回路６０１．６
０２．６０３は同一の作動をするので１つのタイミング
回路６０１について代表して説明する。タイミング回路
６０１は入力端子６０１６から点火信号を受けとる。遅
延回路６０１８は、第３図（ｂｌに示すようにタイミン
グ回路６０１の入力端子６０１６からの信号を２０〜５
０μｓｅｃ程度遅らせて、アントゲ−）６０１７に送る
。ピエゾ駆動周波数発振器６０１１は第３図ｔｃ）に示
すごとく、圧電素子１１０１．１１０２の軸方向振動の
固有振動数に相当する周波数１００ＫＮ（□の信号を発
生し、前記信号とともにアンドゲート６０１７によって
、ピエゾ用出力端子６０１１１には、第３図＋ｄｉに示
すごとく、信号（ｂ）の立ち一トがりで発振を始め信号
（ｂ）の立ち下がりで発振を終える信号が送られる。ECU l generates an ignition signal and an ignition distribution signal based on signals from rotation angle sensor 2, intake pressure sensor 3, and water temperature sensor 4. Based on this signal, the ignition signal distributor 5 distributes the ignition signal shown in FIG. Each timing circuit 601.6
Since the timing circuits 601 and 603 have the same operation, one timing circuit 601 will be explained as a representative. Timing circuit 601 receives the ignition signal from input terminal 6016. The delay circuit 6018 receives the signal from the input terminal 6016 of the timing circuit 601 from
After a delay of about 0 μsec, the data is sent to the Antogame 6017. The piezo drive frequency oscillator 6011 generates a signal with a frequency of 100 KN (□) corresponding to the natural frequency of the axial vibration of the piezoelectric elements 1101 and 1102, as shown in FIG. As shown in FIG. 3 +di, a signal is sent to the output terminal 60111, which starts oscillating at the rising edge of the signal (b) and ends at the falling edge of the signal (b).

カウンタ６０１３はクロック人力ＣＬに印加されたカウ
ンタパルスの数により００〜Ｑ７の８本の出力のうち１
本の出力がハイレベルになる。ハイレベルのリセット入
力は、クロックＣＬ、カウンタイネーブルＣＥと無関係
にＱ０出力をハイレベルに、Ｑ１〜Ｑ７出力をローレベ
ルにリセットする。また、カウンタイネーブルＣＥがハ
イレベルのときにはクロック入力端子を無視する。カウ
ンタ６０１３は入力端子６０１６からの信号がローレベ
ルになってからピエゾ駆動周波数発振器の周期１０μｓ
ｅｃ　（周波数１００ＫＨｚ）のクロック信号を受け、
そのＱｌ、Ｃ２、Ｃ３、Ｑ４出力が順番にハイレベルに
なる。そして、Ｑ４出力がハイレベルになるとカウンタ
ネーブルＣＢがハイレベルになり、角びリセッＩ・信号
が印加されるまでクロック信号が無視される。すなわち
、カウンタ６０１３の出力Ｑ、は、タイミング回路６０
１の入力端子６０１６の信号が立ち下がった後すぐに１
０μｓｅｃの間、ハイレベルになる（第３図（ｆ））。The counter 6013 outputs one out of eight outputs from 00 to Q7 depending on the number of counter pulses applied to the clock input CL.
The output of the book is at a high level. A high level reset input resets the Q0 output to high level and the Q1 to Q7 outputs to low level, regardless of clock CL and counter enable CE. Further, when the counter enable CE is at a high level, the clock input terminal is ignored. The counter 6013 has a period of 10 μs for the piezo drive frequency oscillator after the signal from the input terminal 6016 becomes low level.
Receives a clock signal of ec (frequency 100KHz),
The Ql, C2, C3, and Q4 outputs become high level in order. Then, when the Q4 output becomes high level, the counter enable CB becomes high level, and the clock signal is ignored until the corner reset I signal is applied. That is, the output Q of the counter 6013 is
1 immediately after the signal at the input terminal 6016 of 1 falls.
It becomes high level for 0 μsec (FIG. 3(f)).

また、高周波発振器６０１２は、第３図（１）で示すご
と＜２ＭＨ，で発振している。Further, the high frequency oscillator 6012 oscillates at <2 MH, as shown in FIG. 3(1).

ダウンカウンタ６０１４は、カウンタ値が“０”になっ
た時にＣ６端子にローレベルの信号が出力され、さらに
、リセットＲ１同期プリセントＡ、　ＰＥの制御入力が
ハイレベルの状態で、クロック（ＣＬ）入力に与えられ
るパルスの立ち上がりで１カウントづつダウンカウント
動作を行う。そして、リセット人力Ｒをローレベルにす
ると他の入力と無関係に、カウンタ値が２５５にセット
される。また、同期プリセット制御入力ＡＰＲをローレ
ベルにするとリセットＲ以外の人力に関係なく、ディッ
プ・スイッチ６０１５よりＰ。からＲ７のプリセント入
力に与えられたカウント値にプリセットされる。タイミ
ング回路６０１の入力端子６０１６に印加される信号が
ローレベルになるとダウンカウンタ６０１４のリセット
端子Ｒに印加される信号が第３図（ｇ）に示すごとくハ
イレベルになる。その直後、カウンタ６０１３からピエ
ゾ駆動周波数発振器６０１１に同期した信号（第３図（
ｈ））が同期プリセット端子ＡＰＲに印加され、そのカ
ウント値をプリセント人力Ｐ。〜Ｐ７で設定された値に
プリセットする。第２図、第３図では設定値は４である
。ダうンカウンタ６０１４のクロック人力ＣＬへは、高
周波発振器６０１２からの２ＭＨ２の信号が印加され、
出力端子Ｃ８へは、第３図（ｊ）の信号を発生する。こ
の信号はインバータを介してフリップフロップ６０１９
のリセット端子に印加される。フリップフコツブ６０１
９は、セント入力のハイレベルでその出力Ｑがハイレベ
（ｌ　１） ルに、リセット入力只のハイレベルで出力Ｑがローレベ
ルになる。従って、通常点火用出力端子６０１１０への
信号は、入力端子６０１６の信号と同時に立ち上がり、
ピエゾ駆動周波数発振器６０１工の信号を基準に分解能
０．５μｓｅｃで任意の時期に立ち下がる（第３図（ｋ
））。The down counter 6014 outputs a low level signal to the C6 terminal when the counter value reaches "0", and also outputs a clock (CL) input when the reset R1 synchronized precent A and PE control inputs are at high level. A down-count operation is performed one count at a time at the rising edge of the pulse given to . Then, when the reset human power R is set to a low level, the counter value is set to 255 regardless of other inputs. Furthermore, when the synchronous preset control input APR is set to low level, the DIP switch 6015 is set to P regardless of human power other than reset R. is preset to the count value given to the precent input of R7. When the signal applied to the input terminal 6016 of the timing circuit 601 becomes low level, the signal applied to the reset terminal R of the down counter 6014 becomes high level as shown in FIG. 3(g). Immediately after that, a signal synchronized with the piezo drive frequency oscillator 6011 from the counter 6013 (Fig.
h)) is applied to the synchronous preset terminal APR, and the count value is applied to the preset human power P. ~Preset to the value set in P7. In FIGS. 2 and 3, the set value is 4. A 2MH2 signal from the high frequency oscillator 6012 is applied to the clock CL of the down counter 6014,
The signal shown in FIG. 3(j) is generated to the output terminal C8. This signal is passed through an inverter to a flip-flop 6019.
applied to the reset terminal of flip flop 601
9, when the cent input is at a high level, its output Q goes to a high level (l1), and when the reset input is at a high level, its output Q goes to a low level. Therefore, the signal to the normal ignition output terminal 60110 rises at the same time as the signal to the input terminal 6016,
It falls at an arbitrary time with a resolution of 0.5 μsec based on the signal of the piezo drive frequency oscillator 601 (Fig. 3 (k)
)).

ピエゾ用出力端子６０１１１の信号（第３図（ｄ））は
、ピエゾ駆動装置１０の入力端子１００６に印加される
。この信号は、インバータ１００３により電界効果トラ
ンジスタ（ＦＥＴ）１００１および１００２にそれぞれ
位相の反転した信号として送られる。すなわぢＦＥＴ１
００Ｉ、１００２は交互にオン・オフ作動し、バッテリ
ー９から供給される電流はコイル１次巻線１００４を経
て、ＦＥＴ１００Ｉ、１００２を交互に流れる、いわゆ
るプッシュプル動作を行う。１次巻線１００４に流れる
電流によって２次巻線１００５には、ピーク電圧が１〜
２．５　Ｋ　Ｖ、周波数１００ＫＨ，の交流電圧が発生
ずる。上記交流電圧は、ピエゾ駆動装置１０の出力端子
１００７．１００８から、圧型素子１１０】、１１０２
に印加される。上記交流電圧により圧電素子１１０１．
１１０２は、軸方向に伸縮する。ところで上記交流電圧
の周波数は、圧電素子１１０１．１１０２の軸方向振動
の固有振動数に等しくしであるから、圧電素子１１０１
．１１０２は大きく伸縮し、圧電素子１１０１．１１０
２の両端面電極には、大きな伸縮にともなって電荷が発
生する。各点火プラグｌ３０１．１３０２の静電容量は
、１０〜２９ｐＦと小さく、ギャップ１２０工、１２０
２は容量成分をほとんど持たないので、一方の点火プラ
グ１３０１には第３図（１１４１に示すピーク電圧十数
ＫＶの交流高電圧が印加され、他方の点火プラグ１３０
２にはこれと位相の反転した電圧が印加される。この電
圧は、空間ギャップ１２０１．１２０２、点火プラグ１
３０１．１３０２のギャップにおいて放電破壊には至ら
ない。The signal of the piezo output terminal 60111 (FIG. 3(d)) is applied to the input terminal 1006 of the piezo drive device 10. This signal is sent by an inverter 1003 to field effect transistors (FETs) 1001 and 1002 as signals with inverted phases. Sunawaji FET1
00I and 1002 are alternately turned on and off, and the current supplied from the battery 9 passes through the coil primary winding 1004 and alternately flows through the FETs 100I and 1002, performing a so-called push-pull operation. The current flowing through the primary winding 1004 causes the secondary winding 1005 to have a peak voltage of 1 to 1.
An alternating current voltage of 2.5 KV and a frequency of 100 KH is generated. The above AC voltage is transmitted from the output terminals 1007 and 1008 of the piezo drive device 10 to the piezoelectric elements 110 and 1102.
is applied to The piezoelectric element 1101.
1102 expands and contracts in the axial direction. By the way, since the frequency of the AC voltage is equal to the natural frequency of the axial vibration of the piezoelectric elements 1101 and 1102,
．． 1102 is a piezoelectric element 1101.110 that expands and contracts greatly.
Charges are generated on both end surface electrodes of No. 2 due to large expansion and contraction. The capacitance of each spark plug l301.1302 is as small as 10 to 29 pF, with a gap of 120 pF and a gap of 120 pF.
Since spark plug 2 has almost no capacitance component, a high AC voltage with a peak voltage of 10 KV as shown in FIG. 3 (1141) is applied to one spark plug 1301, and
2 is applied with a voltage whose phase is inverted. This voltage is equal to the space gap 1201.1202, spark plug 1
Discharge breakdown does not occur in the gap of 301.1302.

一方、タイミング回路６０１の通常点火用出力端子６０
１１０から出る第３図（ｋ＋の信号がハイレベルの時に
イグナイタフのパワートランジスタのヘース電圧がハイ
レベルとなり、バッテリ９から点火コイル８の１次巻線
８０１に通電される。そして、上記第３図（ｋ）の信号
の立ち下がりで１次巻線８０１の電流が遮断され、２次
巻線８０２に高電圧が発生し、空間ギャップ１２０１．
１２０２で放電破壊に至る。結局、一方の点火プラグ１
３０１では、前述の圧電素子１１０１による高周波交流
電圧と通常の点火電圧とが合成され、第３図（１）に示
す電圧が印加され放電破壊に至る。他方の点火プラグ１
３０２では一方の点火プラグ１３０１と逆の極性の電圧
が印加され、放電破壊に至る。On the other hand, the normal ignition output terminal 60 of the timing circuit 601
3 (when the k+ signal from 110 is at a high level, the hess voltage of the power transistor of the Ignitaph becomes a high level, and the primary winding 801 of the ignition coil 8 is energized from the battery 9. At the falling edge of the signal (k), the current in the primary winding 801 is cut off, a high voltage is generated in the secondary winding 802, and the space gap 1201.
At 1202, discharge breakdown occurs. In the end, one spark plug 1
At 301, the high frequency AC voltage generated by the piezoelectric element 1101 and the normal ignition voltage are combined, and the voltage shown in FIG. 3 (1) is applied, resulting in discharge breakdown. Other spark plug 1
At 302, a voltage with a polarity opposite to that of one spark plug 1301 is applied, leading to discharge breakdown.

ところで点火プラグの電極間の混合気中に存在する正と
負の偶々イオン（主に正イオン）は、電界中では、相反
する極性の電極に吸引され、同じ極性の電極に反発する
から移動を始める。この時、偶々イオンは混合気中の分
子に衝突して分子から電子を引き離してイオンを増やす
（これをα作用という）。ここで電極間の電界が１００
ＫＨ２程度の高周波電界であると、電子の移動度は、大
きく、高周波の半周期中に陽極の方に衝突、中和されて
しまう。しかし、正イオンは移動度が小さいため、高周
波の半周期中には陰極に到達することができず、電極の
間に残留することになる。すなわち、電極の中間に正イ
オンが貯まってくることになる。ただし、高周波電圧の
周波数は、正イオンの移動度を上まわる高周波である必
要がある。By the way, in an electric field, positive and negative ions (mainly positive ions) that exist in the mixture between the electrodes of a spark plug are attracted to electrodes of opposite polarity and repelled by electrodes of the same polarity, so they do not move. start. At this time, ions accidentally collide with molecules in the mixture, pulling electrons from the molecules and increasing the number of ions (this is called the α effect). Here, the electric field between the electrodes is 100
With a high-frequency electric field of about KH2, the mobility of electrons is large, and they collide toward the anode during a half cycle of the high frequency and are neutralized. However, since positive ions have low mobility, they cannot reach the cathode during the half cycle of the radio frequency and remain between the electrodes. In other words, positive ions will accumulate in the middle of the electrode. However, the frequency of the high-frequency voltage needs to be higher than the mobility of positive ions.

これは通常点火に用いるコイルではインダクタンスによ
り実現不可能である。This cannot be achieved with a coil normally used for ignition due to inductance.

次に高周波電圧の代わりに高電圧を印加すると、電界中
のイオンが電荷キャリアとなり、放電しやすくなる。そ
の結果、放電電圧が低くなる。Next, when a high voltage is applied instead of a high-frequency voltage, the ions in the electric field become charge carriers, making it easier to discharge. As a result, the discharge voltage becomes lower.

ただし、高周波電圧に続いて印加する高電圧の立ち上が
りが遅く放電するまでに時間がかかる場合には、移動度
の小さい正イオンといえども電極に到達し、中和されて
ギャップ間イオンが著しく減少して高周波電圧を印加し
た効果が無くなってしまう。逆に高電圧の立ち上りが速
過ぎる場合には、実験的に放電電圧が高くなることが確
認されている。第４図に点火プラグ１３０１に印加され
る高周波交流電圧と負の高電圧とを重ね合わせた時の波
形の例を示す。However, if the high voltage applied after the high frequency voltage rises slowly and takes time to discharge, even positive ions with low mobility will reach the electrode and be neutralized, resulting in a significant decrease in gap ions. As a result, the effect of applying a high frequency voltage is lost. On the other hand, it has been experimentally confirmed that when the high voltage rises too quickly, the discharge voltage becomes high. FIG. 4 shows an example of a waveform when a high frequency AC voltage and a negative high voltage applied to the spark plug 1301 are superimposed.

一点鎖線は、圧電素子による高周波交流電圧の波形を、
実線は、高周波交流電圧と高電圧の重ね合わせによる波
形を、破線は、接地電位を示している。１．は点火プラ
グ】３０１の中心電極に印加される電圧が放電前に最後
に接地電位と交差する時期で、ｔ１以前には点火プラグ
の中心電極に交流電圧が、１．以後には直流高電圧が加
えられたと考えてよい。ｔ２は、点火コイル８による高
電圧によってギャップ１２０１で放電した時期で、点火
プラグ１３０１には、ｔ２以前は圧電素子１１０１によ
る高周波交流電圧のみが、ｔ２以後は高周波交流電圧と
高電圧とを重ね合わせた電圧が印加される。ｔ３は点火
プラグ１３０１の放電破壊の時期である。The one-dot chain line represents the waveform of the high-frequency AC voltage generated by the piezoelectric element.
The solid line shows a waveform resulting from the superposition of high frequency AC voltage and high voltage, and the broken line shows the ground potential. 1. is the time when the voltage applied to the center electrode of the spark plug 301 crosses the ground potential for the last time before discharge, and before t1, an AC voltage is applied to the center electrode of the spark plug, 1. It can be assumed that DC high voltage was applied after that. t2 is the time when the high voltage from the ignition coil 8 discharges in the gap 1201, and before t2, only the high frequency AC voltage from the piezoelectric element 1101 is applied to the spark plug 1301, and after t2, the high frequency AC voltage and the high voltage are superimposed. voltage is applied. t3 is the time when the spark plug 1301 is destroyed by discharge.

ここにおいて、第４図（ａｌは、高周波交流電圧が負の
ピークを過ぎてから負の高電圧が印加された場合である
が、２つの電圧を重ね合わせた結果ｔ３〜ｔ１が長くな
る。すなわち放電破壊する前に直流電圧を印加する時間
が長くなる。よって高周波交流電圧を印加した効果が無
くなってしまう。Here, FIG. 4 (al) is the case where a negative high voltage is applied after the high frequency AC voltage has passed the negative peak, but as a result of superimposing the two voltages, t3 to t1 becomes longer. It takes a long time to apply a DC voltage before breakdown occurs due to discharge.Therefore, the effect of applying a high frequency AC voltage is lost.

また、第４図（ｂ）は高周波交流電圧の負のピークの直
前で負の高電圧が印加された場合であるが、２つの電圧
を重ね合わせた結果、高電圧の立ち上がり　（Δ■／Δ
を−（Ｖ３　−ｖｚ　）／　（ｔ３−ｔｚ　））が異常
に急峻なものとなり、放電電圧が高くなる。Furthermore, Fig. 4(b) shows the case where a negative high voltage is applied just before the negative peak of the high frequency AC voltage, but as a result of superimposing the two voltages, the high voltage rises (Δ■/Δ
-(V3-vz)/(t3-tz)) becomes abnormally steep, and the discharge voltage becomes high.

さらに、第４図（Ｃ）は高周波交流電圧が正のピークを
過ぎてから負の高電圧が印加されたものであるが、２つ
の電圧を重ね合わせた結果、ｔ３〜ｔ１が非常に短くな
り、高電圧の立ち上がり（Δ■／Δを−（Ｖ３−Ｖ２　
）／　（ｔ３−ｔｚ　））も比較的小さくなって、高周
波交流電圧を効果的に利用できて低い電圧で放電破壊に
至る。Furthermore, in Figure 4 (C), a negative high voltage is applied after the high frequency AC voltage has passed its positive peak, but as a result of superimposing the two voltages, t3 to t1 become extremely short. , rise of high voltage (Δ■/Δ−(V3−V2
)/(t3-tz)) becomes relatively small, allowing effective use of high-frequency alternating current voltage and causing discharge breakdown at a low voltage.

ところで、第１図、第２図に示したタイミング回路６０
１は圧電素子を用いて得られた高周波交流電圧に対して
点火コイルの高電圧を印加する時期を高分解能で変え得
るもので、圧電素子と点火コイルの特性（静電容量、立
ち上がり時間）に応じて決まる第４図（Ｃ１に示した高
周波交流電圧が放電電圧の逆極性のピークを過ぎたとき
に高電圧を印加するタイミングにあらかじめ設定して用
いるものである。By the way, the timing circuit 60 shown in FIGS. 1 and 2
1 is able to change with high resolution the timing at which high voltage is applied to the ignition coil relative to the high-frequency AC voltage obtained using a piezoelectric element, and the characteristics (capacitance, rise time) of the piezoelectric element and ignition coil can be changed. The high voltage is applied by setting the timing in advance to apply the high voltage when the high frequency AC voltage shown in FIG. 4 (C1) has passed the peak of the opposite polarity of the discharge voltage.

また、空間ギャップ１２０１．１２０２は、高速高電圧
スイッチとして働く。すなわち、点火コイル８の２次電
圧が低い時には、圧電素子１１０１．１１０２の電荷が
直接点火プラグ１３０１．１３０２に供給され、高周波
交流電圧が印加される。点火コイル８０２次電圧が高く
なると、空間ギャップ１２０１．１２０２で放電破壊し
て、点火プラグ１３０１．１３０２にば、圧電素子１１
０１．１１０２による高周波交流電圧と点火コイル８の
２次電圧とが重量印加される。仮に空間ギャップ１２０
１．１２０２の代わりにダイオードを用いると、点火プ
ラグ１３０１．１３０２には交流電圧ではなく、脈流電
圧が印加され放電電圧を下げる効果が少なくなる。The spatial gaps 1201, 1202 also act as fast high voltage switches. That is, when the secondary voltage of the ignition coil 8 is low, the charges of the piezoelectric elements 1101 and 1102 are directly supplied to the ignition plugs 1301 and 1302, and a high frequency AC voltage is applied. When the secondary voltage of the ignition coil 80 becomes high, discharge is destroyed in the space gap 1201, 1202, and the piezoelectric element 11 is damaged in the ignition plug 1301, 1302.
01.1102 and the secondary voltage of the ignition coil 8 are applied. If space gap 120
If a diode is used instead of 1.1202, a pulsating voltage is applied to the spark plugs 1301.1302 instead of an alternating current voltage, and the effect of lowering the discharge voltage is reduced.

なお、ギャップ１２０１．１２０２のかわりにツェナー
ダイオード、バリスタなど一定以下の電圧では電流を流
さない素子を用いても同様に結線することができる。Note that, in place of the gaps 1201 and 1202, elements such as Zener diodes and varistors that do not allow current to flow at a voltage below a certain level may be used for similar connection.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように本発明においては、高周波電圧の位相
と点火用高電圧の立ち上がりのタイミングを正確に合わ
せ、点火プラグに高周波電圧が印加されているうちに点
火用高電圧が印加されてから火花放電するまでの時間を
短縮することで、高周波電圧によって生成されたイオン
が点火プラグのギャップ間に数多く残存しているうちに
放電破壊に至らしめることができて、放電破壊電圧を確
実に低減することができるという優れた効果がある。As described above, in the present invention, the phase of the high frequency voltage and the rising timing of the high voltage for ignition are precisely matched, and the spark is generated after the high voltage for ignition is applied while the high frequency voltage is being applied to the spark plug. By shortening the time until discharge occurs, it is possible to cause discharge breakdown while a large number of ions generated by high-frequency voltage remain between the gaps of the spark plug, thereby reliably reducing the discharge breakdown voltage. It has the excellent effect of being able to

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明装置の一実施例を示す電気回路図、第２
図は第１図図示装置おけるタイミング回路の詳細構成を
示す電気回路図、第３図は第１図図示装置の作動説明に
供する各部波形図、第４図（ａ）〜（Ｃ）は高周波電圧
と点火用高電圧との重畳状態波形図である。 １・・・点火信号発生器を構成するＥＣＵ、？・・・イ
ブナイタ、８・・・点火コイル、１０，１１０１．１１
０２・・・高周波電圧発生器を構成するピエゾ駆動装置
と圧電素子、６０１・・・タイミング回路、１２０１．
１２０２・・・空間ギャップ、１３０１．１３０２・・
・点火プラグ。FIG. 1 is an electric circuit diagram showing one embodiment of the device of the present invention, and FIG.
The figure is an electric circuit diagram showing the detailed configuration of the timing circuit in the device shown in FIG. 1, FIG. 3 is a waveform diagram of each part to explain the operation of the device shown in FIG. 1, and FIGS. 4 (a) to (C) are high-frequency voltage FIG. 3 is a waveform diagram of a superimposed state of the high voltage for ignition and the high voltage for ignition. 1... ECU that constitutes the ignition signal generator? ... Evenite, 8... Ignition coil, 10,1101.11
02... Piezo drive device and piezoelectric element constituting a high frequency voltage generator, 601... Timing circuit, 1201.
1202... Spatial gap, 1301.1302...
・Spark plug.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）点火コイルと、この点火コイルの１次側巻線を断
続するイグナイタと、前記点火コイルの２次側巻線の両
端にそれぞれ接続した各点火プラグと、内燃機関の回転
に同期して点火信号を発生する点火信号発生器と、高周
波電圧を発生する高周波電圧発生器と、前記点火信号発
生器の点火信号に応じ前記高周波電圧発生器を駆動させ
て点火時期の直前において前記各点火プラグに高周波電
圧を印加させると共に、点火時期の付近において前記イ
グナイタを断続させて前記各点火プラグに点火用高電圧
を印加させる信号の発生時期を前記高周波電圧発生器の
高周波電圧の周期に比べて充分短時間の分解能でずらす
為のタイミング回路とを備えることを特徴とする内燃機
関用点火装置。(1) An ignition coil, an igniter that connects and connects the primary winding of the ignition coil, and each spark plug connected to both ends of the secondary winding of the ignition coil in synchronization with the rotation of the internal combustion engine. an ignition signal generator that generates an ignition signal; a high-frequency voltage generator that generates a high-frequency voltage; and a high-frequency voltage generator that drives the high-frequency voltage generator in response to the ignition signal of the ignition signal generator to generate each spark plug immediately before the ignition timing. The generation timing of a signal that applies a high frequency voltage to the ignition generator and applies a high voltage for ignition to each of the spark plugs by intermittent operation of the igniter near the ignition timing is set to be sufficient compared to the period of the high frequency voltage of the high frequency voltage generator. An ignition device for an internal combustion engine, characterized by comprising a timing circuit for shifting with short-time resolution. （２）前記点火コイルの２次側巻線の両端と前記各点火
プラグとの間に空間ギャップが形成されていることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の内燃機関用点火装
置。(2) The ignition device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein a space gap is formed between both ends of the secondary winding of the ignition coil and each of the spark plugs. （３）前記点火コイルの２次側巻線の両端と前記各点火
プラグとの間を、電圧が一定値以上になった時に電流を
通す素子を介して接続したことを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の内燃機関用点火装置。(3) Both ends of the secondary winding of the ignition coil and each of the ignition plugs are connected via an element that conducts current when the voltage exceeds a certain value. An ignition device for an internal combustion engine according to scope 1. （４）前記高周波電圧発生器は圧電素子を含んでなるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項また
は第３項記載の内燃機関用点火装置。(4) The ignition device for an internal combustion engine according to claim 1, 2, or 3, wherein the high-frequency voltage generator includes a piezoelectric element.