| 【発明の名称】 |
内燃機関用点火装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】長岡 昭宏
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| 【要約】 |
【課題】環境エンジンのように要求される点火エネルギが高いエンジンに対しても、高点火エネルギが確保でき、点火コイルやパワトラの発熱の少ない、点火装置全体が複雑にならない点火装置を提供する。
【解決手段】内燃機関用点火装置は、点火コイルの１次コイルへ供給する電源電圧を１４Ｖを越える電圧に昇圧する昇圧手段を設け、１４Ｖを越える電圧に昇圧した電圧を点火コイルの１次コイルに供給することを解決手段とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】鉄芯と同軸的に配置した１次コイルと、前記鉄芯の磁路に対し同軸的に配置した２次コイルを備えた点火コイルと、１次コイルの通電を制御する点火信号制御回路とを有する内燃機関用点火装置であり、前記点火信号制御回路の特に１個の点火信号制御回路で複数の点火コイルを制御する内燃機関用点火装置において、電源電圧を昇圧する手段を備えたことを特徴とする内燃機関用点火装置。
【請求項２】前記点火コイルに使用する電源電圧を、１４Ｖを越える電圧に昇圧し、当該点火コイルの１次コイルに通電する時間である1次コイル充電時間を早めたことを特徴とする点火方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、点火コイルに高電圧を供給する内燃機関用点火装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術を表す内燃機関用点火装置として図３に示す。図４は、従来の技術を適用した内燃機関用点火装置で、点火コイルの１次コイル電流波形の関係の時系列図であり、また図５は、従来の技術を適用した点火装置でかつ高エネルギを必要とする環境エンジンに対応した内燃機関用点火装置、点火コイルの１次コイル電流波形の関係の時系列図である。
【０００３】前記従来の内燃機関用点火装置は、１個の点火信号制御回路で多気筒の点火を制御し、ここでは４気筒エンジンに装着される内燃機関用点火装置で、当該点火信号制御回路で複数の点火コイルのスイッチング素子を制御する内燃機関用点火装置である。前記点火コイルは、１個の点火コイルに発生する高電圧を１個の点火プラグに供給する独立点火コイルである。また、エンジンのタイミングベルトのある位置から通常順番に気筒番号が存在し、前記内燃機関用点火装置の点火コイルは、そのエンジンの１番目（以下「＃１」と表記）の気筒に１個、２番目（以下「＃２」と表記）の気筒に１個というように、各気筒に１個ずつ装着される。
【０００４】図３において、７１は電源で、前記従来の技術ではその電圧は１４Ｖである。また１１は１次コイル、２１は２次コイル、４１はスイッチング素子、５１は点火信号制御回路、６１、６２、６３、６４は点火プラグを示す。１次コイル１１の一端部は電源７１のプラス電極に接続されており、もう一端部はスイッチング素子４１のコレクタに接続され、二次コイル２１の高圧側の端部は点火プラグ６１、６２、６３、６４の一端部に接続される。また、点火信号制御回路５１は前記スイッチング素子４１の制御を行うタイミングで、一つの連続したパルス波を発生し、パルス波は前記スイッチング素子４１のベース端子に入力される。
【０００５】ここで、前記点火信号制御回路５１により発生した、一つの連続したパルス波の、あるパルスの立ち上がりのタイミングでスイッチング素子４１がＯＮされると、図４のように、＃１気筒に接続された点火コイルの１次コイル１１に通電され、１次コイル１１に磁界が発生する。発生した磁界は、鉄芯に保持される。前記パルス波のあるパルスが立ち上がっている間は、点火コイルの1次コイル１１に通電されつづけ、前記パルスの立ち下がりのタイミングでスイッチング素子４１がＯＦＦされると、＃１気筒に接続された点火コイルの１次コイル１１に流れている電流を遮断する。遮断時には、保持されている鉄芯の磁界のエネルギが２次コイル２１の端部に高電圧となって発生する。
【０００６】点火信号制御回路５１から発生した次の別のパルスは、そのパルスの立ち上がりのタイミングでスイッチング素子４１がＯＮされることにより、＃３気筒に接続された点火コイルのスイッチング素子４１をＯＮし、これより＃３気筒に接続された点火コイルの１次コイル１１は通電され、前記別のパルスが立ち上がっている間は、＃３気筒の点火コイルの1次コイル１１に通電されつづけ、前記別のパルスの立ち下がりのタイミングでスイッチング素子４１がＯＦＦされると、＃３気筒に接続された点火コイルの１次コイル１１に流れている電流を遮断する。このように＃３気筒の点火コイルの２次コイル２１に高電圧が発生する。
【０００７】以上のように前記従来の内燃機関用点火装置は、１個の点火信号制御回路で多気筒の点火を制御するが、点火プラグが必要なエネルギを確保しつつパルスとパルスの間には有余があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】近時燃費向上や排ガス規制が強まる中、リーンバーンエンジン，ガソリン直噴エンジン等の環境エンジンの需要が年々高まっている。これら環境エンジンは気筒内の希薄燃料を燃焼させ安定燃焼を確保するため、従来の一般的なエンジンに比べ２〜３倍の点火エネルギが必要となる。
【０００９】ところで、点火コイルの２次コイルに発生する点火エネルギは、点火コイルの１次コイルに蓄えられる電磁エネルギをＥ１[Ｊ]、１次コイルのインダクタンスをＬ[Ｈ]、１次コイルの遮断電流値Ｉ[Ａ]で表すと一般的に次式で表される。
【数１】
上記式（１）は、ある通電時間における点火コイルの１次コイルに蓄えられる電磁エネルギで、上式から１次コイルに蓄えられるエネルギは１次コイルのインダクタンスＬと１次コイルの遮断電流値Ｉに比例関係にある。点火エネルギを大きくする為には1次コイルの遮断電流値を大きくするか、１次コイルのインダクタンスを大きくするかのいずれかの必要がある。しかし、1次コイルの遮断電流値を大きくするためには、１次コイルに通電する時間である充電時間を長くしなければならない。さらに１次コイルのインダクタンスを大きくすると、１次電流の立ち上がりが遅くなり所定の電流に到達するまで時間がかかる。そのため、いずれにしても従来の一般的なエンジンに比べ２〜３倍の点火エネルギを確保するためには、１次コイルへの通電時間が長くなる。
【００１０】また、従来技術は１個の点火信号制御回路で複数の点火コイルを制御する内燃機関用点火装置であるため、ある点火においてはあるパルスを使用し、またある点火においてはあるパルスを使用するというように１つのパルスで、１つの点火を制御しているので、前述のような長い通電時間をかけて点火コイルの制御を行う場合には、図５のようにパルスとパルスの間には有余がなく重複してしまい、制御できない。したがって1次コイル充電時間を十分にのばすことが出来ず、十分な２次コイルからの点火エネルギの確保ができなかった。
【００１１】また各々の点火周期での1次コイル充電時間が重複しても良いように、点火コイルの点火信号制御回路を個々の点火コイルに割り当て、環境エンジンのような高エネルギを必要とする内燃機関用点火コイルでも必要な点火エネルギを確保するという手段も考えられる。
【００１２】しかし、点火装置の点火信号制御回路を個々に割り当てることによって、点火信号制御回路を設置するためのスペースが増えたり、配線の引き回し長さが伸びたり、点火信号制御回路へ電源を割り当てることにより点火装置全体が複雑化してしまう。
【００１３】そこで、本発明では、リーンバーンエンジン，ガソリン直噴エンジン等の環境エンジンに用いられる高エネルギを必要とする内燃機関用点火装置において、簡単な方法の内燃機関用点火装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するため本発明の内燃機関用点火装置は、点火コイルの１次コイルへ供給する電源電圧を、１４Ｖを越える電圧、好ましくは４２Ｖに昇圧する昇圧手段である昇圧ドライバを設け、１４Ｖを越える電圧、好ましくは４２Ｖに昇圧した電圧を点火コイルの１次コイルに供給することを特徴とする。
【００１５】
【作用】本発明では、点火コイルの１次コイルに供給する電源電圧を１４Ｖを越える電圧、好ましくは４２Ｖに昇圧することで、１次電流波形の立ち上がり時間が早まり、従来の１４Ｖの電源電圧で点火コイルを駆動した場合と比べて、同じ２次コイルに発生する点火エネルギを確保するのに、１次コイルへの充電は短時間でよい。したがって、高エネルギを必要とする環境エンジンに対応した点火コイル装置に使用する場合において、パルスの間隔が短くしても十分な1次コイル充電ができ十分な点火エネルギを有する点火スパークを得られ、前記従来の問題を解決することができる。
【００１６】また、１次コイル１１に通電する時間である1次コイル充電時間が短いので、スイッチング素子４１に通電する時間も短く、そのためスイッチング素子４１に発生する熱は少ない。
【００１７】
【実施例】図１は本発明の技術を適用した内燃機関用点火装置の図面である。図２は本発明の技術を適用した実施例の＃１気筒と＃３気筒に接続している点火コイルの１次コイル電流波形の図面である。
【００１８】実施例を表す図１において説明する。本発明の点火コイルは、図１において、電源７１の電圧は１４Ｖを越える電圧になされている。また鉄芯と同軸的に１次コイル１１、２次コイル２１を配置する。当該１次コイル１１一端部は電源７１のプラス電極に接続されており、もう一端部はスイッチング素子４１のコレクタに接続され、二次コイル２１の高圧側の端部は点火プラグ６１、６２、６３、６４の一端部に接続される。
【００１９】また、点火信号制御回路５１は前記スイッチング素子４１の制御を行うタイミングの一つの連続したパルス波を発生し、前記スイッチング素子４１ベース端子に入力される。さらに、電源７１と１次コイル１１の間には昇圧ドライバ３１を設け、１次コイル１１には、１４Ｖを越える電圧に昇圧された電圧が供給される。前記昇圧ドライバ３１は、昇圧型(Boost)DC-DCコンバータで、スイッチング・トランジスタ８５がＯＮの時にインダクタンスＬｂ８１に電磁エネルギを蓄え、ＯＦＦの時に電磁エネルギを入力電源に重畳させて、出力に取り出す回路で、入力電圧より出力電圧を高く取り出せる回路である。本発明の技術を適用した点火コイルの構成部品は、１４Ｖを越える電圧に耐えうる設計になされているのは当然のことである。
【００２０】このように、本発明の技術を実施例のように適用することで、従来の点火装置と比較して簡単な構成でかつ安易に問題を解決できる。
【００２１】
【発明の効果】点火装置に本発明の技術を適用することで、環境エンジンのように要求される点火エネルギが高いエンジンに対しても、必要な高点火エネルギが確保できる。また、点火コイルやパワトラの発熱を少なくできる為、昇圧ドライバを設けるだけの簡単な方法で点火装置全体が複雑にならない点火装置を提供できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１０９０９３
【氏名又は名称】ダイヤモンド電機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年６月１６日（２０００．６．１６） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００１−３５５５５３（Ｐ２００１−３５５５５３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１２月２６日（２００１．１２．２６） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１８０６４９（Ｐ２０００−１８０６４９） |
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