JP3114120B1 - 点火システム - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 プラグトップ型点火システムにおける一次コ
イルの発熱を抑えて信頼性を向上させ、また周囲温度に
応じて点火信号の時間幅を制御することができるように
する。 【解決手段】 この発明の点火システムは、内燃機関の
気筒毎に設けた点火コイル４１〜４４のうち２つの点火
コイル４１，４４に１系統のパルス状の点火信号Ｓを共
通に入力し、その２つの点火コイル４１，４４に対応す
る２つの気筒に高電圧スパークを発生させる点火システ
ムであり、１系統の点火信号Ｓを、時間幅制御手段４１
に入力し、当該１系統の点火信号Ｓの立ち上がりから立
ち下がりまでの予め設定されている時間幅を制御した
後、２つの点火コイル４１，４４に入力する、ことを特
徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関の気筒
毎に設けた点火コイルのうち２つの点火コイルに１系統
のパルス状の点火信号を共通に入力し、その２つの点火
コイルに対応する２つの気筒に高電圧スパークを発生さ
せる、いわゆるプラグトップ型点火コイルに対する点火
システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来の点火システムを示す図であ
り、（ａ）はその回路図、（ｂ）はそのタイミングチャ
ートである。図に示した点火システムは、自動車メーカ
の純正同時着火システムの回路図であり、４個の点火プ
ラグ４０１，４０２，４０３，４０４がそれぞれエンジ
ンの気筒（図示省略）に搭載され、２系統の点火信号
Ｓ，Ｓ１によってその点火が制御されている。すなわ
ち、点火信号Ｓの立ち上がりによってスイッチング素子
５０１がオンすると、点火コイル３０１の一次側にバッ
テリ１の電圧が印加され、一次電流Ｉｍが流れる。その
後点火信号Ｓが立ち下がってスイッチング素子５０１が
オフし、一次電流Ｉｍが遮断されると、点火コイル３０
１の二次側に高電圧Ｖ３０１を生じ、その高電圧Ｖ３０
１は、二次側コイルの巻始め端からの高圧コードを介し
て点火プラグ４０１に、また二次側コイルの巻終わり端
からの高圧コードを介して点火プラグ４０４にそれぞれ
印加され、これによって各気筒に高電圧スパークが発生
する。同様に、点火信号Ｓ１の立ち上がりによってスイ
ッチング素子５０２がオンすると、点火コイル３０２の
一次側にバッテリ１の電圧が印加され、一次電流Ｉｍが
流れる。その後点火信号Ｓ１が立ち下がってスイッチン
グ素子５０２がオフし、一次電流Ｉｍが遮断されると、
点火コイル３０２の二次側に高電圧Ｖ３０２を生じ、そ
の高電圧Ｖ３０２は、二次側コイルの巻始め端からの高
圧コードを介して点火プラグ４０２に、また二次側コイ
ルの巻終わり端からの高圧コードを介して点火プラグ４
０３にそれぞれ印加され、これによって各気筒に高電圧
スパークが発生する。

【０００３】ところで、上記した自動車メーカの純正同
時着火システムでは、１つの点火コイルで２つの点火プ
ラグに高電圧を発生させているため、点火コイルは大型
化し重量も重いものとなっている。また、点火コイルと
点火プラグとが離隔するため、その間に高圧コードを引
き回すことになる。

【０００４】そこで、点火コイルを点火プラグの各々に
直接取り付けるようにした、所謂、プラグトップ型点火
コイルを採用し、点火コイルの小型軽量化および高圧コ
ードの引き回しの排除が図られている。

【０００５】図５はプラグトップ型点火コイルを採用し
た従来の点火システムを示す図であり、（ａ）はその回
路図、（ｂ）はそのタイミングチャートである。図にお
いて、４個の点火プラグ４１，４２，４３，４４はそれ
ぞれエンジンの気筒（図示省略）に搭載され、２系統の
点火信号Ｓ，Ｓ１によってその点火が制御されている。
すなわち、点火信号Ｓの立ち上がりによってスイッチン
グ素子５１，５４がオンすると、点火コイル３１，３４
の一次側にバッテリ１の電圧が印加され、それぞれ一次
電流Ｉｎが流れる。その後点火信号Ｓが立ち下がってス
イッチング素子５１，５４がオフし、一次電流Ｉｎが遮
断されると、点火コイル３１，３４の二次側に高電圧Ｖ
３１，Ｖ３４を生じ、その高電圧Ｖ３１，Ｖ３４は、点
火プラグ４１，４４に同時に印加され、それぞれの気筒
に高電圧スパークが発生する。同様に、点火信号Ｓ１の
立ち上がりによってスイッチング素子５２，５３がオン
すると、点火コイル３２，３３の一次側にバッテリ１の
電圧が印加され、それぞれ一次電流Ｉｎが流れる。その
後点火信号Ｓ１が立ち下がってスイッチング素子５２，
５３がオフし、一次電流Ｉｎが遮断されると、点火コイ
ル３２，３３の二次側に高電圧Ｖ３２，Ｖ３３を生じ、
その高電圧Ｖ３２，Ｖ３３は、点火プラグ４２，４３に
同時に印加され、それぞれの気筒に高電圧スパークが発
生する。

【０００６】このように、プラグトップ型点火コイルを
採用した従来の点火システムでは、点火プラグ４１等の
各々に対応させて点火コイル３１等を備えるようにした
ので、点火コイルの小型軽量化が可能となり、また高圧
コードの引き回しが不要となる。

【０００７】ところで、上記従来の点火システムにおい
て、点火信号Ｓ，Ｓ１は自動車メーカが純正同時着火シ
ステムに対して最適となるように、パルス幅やパルス間
隔を予め設定した信号であり、ユーザ側では変更するこ
とのできない信号である。このため、純正同時着火シス
テム（図４）から、プラグトップ型点火システム（図
５）にユーザがシステムを切り換えた場合でも、パルス
幅やパルス間隔に関して同一の点火信号Ｓ，Ｓ１が使用
されることになる。

【０００８】図６は同一の点火信号を入力した場合の各
点火システムにおける一次電流を示す図である。図中、
破線は純正同時着火システムでの一次コイルの一次電流
Ｉｍを、実線はプラグトップ型点火システムでの一次コ
イルの一次電流Ｉｎをそれぞれ示している。点火信号Ｓ
が立ち上がると、純正同時着火システムでは、一次電流
Ｉｍが所定の勾配で電流値Ｉｍｏまで増加し、時間Ｔの
経過した時点で、点火信号Ｓが立ち下がると、それに応
じて一次電流Ｉｍも遮断される。一方、プラグトップ型
点火システムでは、一次電流Ｉｎは、より急な勾配で電
流値Ｉｎｏ（＞Ｉｍｏ）まで増加し、時間Ｔの経過した
時点で、点火信号Ｓ１の立ち下がりに応じて遮断され
る。

【０００９】なお、この一次電流Ｉｍ、Ｉｎを遮断する
ことにより、そのフライバック電圧で、二次側には電流
値Ｉｍｏ，Ｉｎｏに応じた高電圧が発生する。

【００１０】このように、純正同時着火システムにおけ
る一次電流Ｉｍと、プラグトップ型点火システムにおけ
る一次電流Ｉｎとの間で相違が生じるのは、純正同時着
火システムでは大きなコイルを使用する関係で一次イン
ダクタンスが大きく、一方のプラグトップ型点火システ
ムでは、小さなコイルを使用する関係で一次インダクタ
ンスが小さくなることによるものである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のプラグ
トップ型点火システムの場合、一次電流Ｉｎは、電流値
Ｉｎｏまで急な勾配で増加するため、純正同時着火シス
テムに比べて一次コイルでの発熱が大きくなり、その耐
久性を損ね、信頼性を低下させてしまうという問題が生
じていた。

【００１２】また、一般に点火コイルは、エンジンに近
接して配置するため、温度の影響を受けやすく、周囲温
度の上昇と共に点火コイルの抵抗値が増加し、一次電流
が流れにくくなる。このため、上記の純正同時着火シス
テムおよびプラグトップ型点火システムの双方の場合と
も、周囲温度の上昇に応じて、一次電流の増加する勾配
は緩やかになり、点火信号の一定時間経過後の立ち下が
り時までに十分な一次電流値を確保することができず、
安定した着火を得ることが困難であった。

【００１３】この発明は上記に鑑み提案されたもので、
プラグトップ型点火システムにおける一次コイルの発熱
を抑えて信頼性を向上させ、また周囲温度が上昇しても
安定した着火を得ることができる点火システムを提供す
ることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】内燃機関の気筒毎に設け
た点火コイルのうち２つの点火コイルに１系統のパルス
状の点火信号を共通に入力し、その２つの点火コイルに
対応する２つの気筒に高電圧スパークを発生させる点火
システムにおいて、上記１系統の点火信号を時間幅制御
手段に入力し、その時間幅制御手段によって当該１系統
の点火信号の立ち上がりから立ち下がりまでの予め設定
されている時間幅を短縮させるとともに、その点火信号
を点火コイルに入力したときの点火コイルの一次電流の
遮断時電流値を略一定に保持するために周囲温度の上昇
に応じ信号の立ち上がりを早めて時間幅を長くする、こ
とを特徴としている。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施の形態を図
面に基づいて詳細に説明する。

【００１６】図１はこの発明の点火システムの構成を示
す回路図である。図において、上記図５に示した点火シ
ステムの回路構成と略同一の構成要素には同一の符号を
付し、その説明を省略することとする。この発明の点火
システムは、プラグトップ型点火システムであり、図５
に対して異なっているのは、点火信号Ｓ，Ｓ１を、それ
ぞれ時間幅制御回路２１，２２に入力し、その出力信号
Ｓａ，Ｓ１ａをスイッチング素子５１，５２に入力する
ようにした点である。この時間幅制御回路２１，２２
は、詳細は後述するように、点火信号Ｓ，Ｓ１の立ち上
がりから立ち下がりまでの予め設定されている時間幅Ｔ
をそれぞれ短縮させるとともに、周囲温度の上昇に応じ
て長くする制御を行う。

【００１７】図２は時間幅制御回路の回路構成例を示す
図である。なお、時間幅制御回路２１と時間幅制御回路
２２とは同一の構成を有しているので、ここでは、時間
幅制御回路２１についてのみ説明し、時間幅制御回路２
２の説明は省略する。

【００１８】図２において、時間幅制御回路２１は下記
のような構成を有している。すなわち、抵抗器Ｒａと抵
抗器ＲｂとコンデンサＣとを直列に接続し、抵抗器Ｒａ
と抵抗器Ｒｂとの接続点ｎ１と、ダイオードＤのカソー
ド端子とを接続し、当該ダイオードＤのアノード端子
を、コンパレータＯＰの反転入力端子に接続するととも
に抵抗器ＲｂとコンデンサＣの一電極との接続点ｎ２に
接続する。また、コンパレータＯＰの非反転入力端子
を、直列に接続した抵抗器Ｒｃと抵抗器Ｒｄとの間の接
続点ｎ３に接続し、コンパレータＯＰの出力端子を、直
列に接続した抵抗器Ｒｅと抵抗器Ｒｆとの間の接続点ｎ
４に接続し、接続点ｎ３と接続点ｎ４との間に抵抗器Ｒ
ｇを介在させている。さらに、抵抗器Ｒｆの、接続点ｎ
４とは反対側の端子をスイッチング素子Ｔｒのベース端
子に接続し、スイッチング素子Ｔｒのコレクタ端子を抵
抗器Ｒｈに接続している。そして、抵抗器Ｒａ、抵抗器
Ｒｃ、抵抗器Ｒｅおよび抵抗器Ｒｈの各一端をバッテリ
１の陽極に接続し、一方、コンデンサＣの他電極、抵抗
器Ｒｄの接続点ｎ３とは反対側の端子、スイッチング素
子Ｔｒのエミッタ端子、およびバッテリ１の陰極をとも
に接地している。次に、上記構成の時間幅制御回路２１
の作用を、図３を併用して説明する。

【００１９】図３は点火信号を時間幅制御回路に入力し
たときの出力信号および一次電流を示すタイムチャート
である。上記の時間幅制御回路２１において、接続点ｎ
１に入力される点火信号Ｓが立ち上がると、その点火信
号ＳはコンデンサＣを充電し、その充電に応じてコンパ
レータＯＰの反転入力端子の電圧が上昇する。一方、コ
ンパレータＯＰの非反転入力端子には、抵抗器Ｒｃ、Ｒ
ｄ、Ｒｅ、ＲｆおよびＲｇで構成されるブリヅジ回路に
より定まる基準電圧が入力されており、反転入力端子の
電圧が、非反転入力端子の基準電圧を越えると、コンパ
レータＯＰは負の電圧を出力し、スイッチング素子Ｔｒ
をオフ状態にする。

【００２０】スイッチング素子Ｔｒがオフ状態になると
出力信号Ｓａにはバッテリ１１の陽極から抵抗器Ｒｈを
介して「Ｈｉ（高レベル）」電圧が供給される。すなわ
ち、点火信号Ｓの立ち上がりに対して出力信号Ｓａの立
上がりは抵抗器Ｒａ，ＲｂおよびコンデンサＣで構成さ
れる遅延回路の時定数ＴＤ分だけ遅れる。その後、時間
Ｔ０が経過して点火信号Ｓが立ち下がるまではコンデン
サＣが充電され続けるので、出力信号Ｓａは、「Ｈｉ」
電圧のままとなる。点火信号Ｓが立ち下がって「Ｌｏｗ
（低レベル）」となると、コンデンサＣに充電された電
圧がダイオードＤを介して放電され、反転入力端子の電
圧が、非反転入力端子の基準電圧を下回るので、コンパ
レータＯＰは正の電圧を出力し、スイッチング素子Ｔｒ
をオン状態にする。スイッチング素子Ｔｒがオン状態に
なると、出力信号Ｓａは、「Ｌｏｗ」となる。このと
き、コンデンサＣの充電電圧は、ダイオードＤのみを介
して一気に点火信号Ｓ側に放電するので、点火信号Ｓの
立ち下がりとほぼ同時に出力信号Ｓａも立ち下がる。

【００２１】上記したように、点火信号Ｓが立ち上がる
と、時間幅制御回路２１は、図３（ｂ）に示すように、
時間ＴＤだけ遅れて出力信号Ｓａを立ち上げ、時間幅Ｔ
をＴ０に短縮する。

【００２２】また、この実施形態では、上記時間幅制御
回路２１のコンデンサＣに、負の温度特性を持ったコン
デンサを使用するので、その温度上昇に応じて抵抗器Ｒ
ａ、抵抗器ＲｂおよびコンデンサＣで構成される遅延回
路の時定数は小さくなる。したがって、この時定数の温
度変化に応じて、低温時の出力信号ＳａＬは、図３
（ｃ）に示すように、遅延時間がＴＤＬと長くなるとと
もに時間幅がＴ０Ｌに短縮され、一方、高温時の出力信
号ＳａＨは、図３（ｄ）に示すように、遅延時間がＴＤ
Ｈと短くなるとともに時間幅はＴ０Ｈと長くなる。

【００２３】このように、出力信号Ｓａが変化すると、
その変化に応じて一次電流Ｉ１は、図３（ｅ）に示すよ
うに変化する。すなわち、従来の純正同時着火システム
の場合の一次電流Ｉｍが時間幅Ｔで緩やかな勾配で所定
の電流値Ｉｍｏに到達して遮断されるのに対して、この
発明のプラグトップ型点火コイルにおける一次電流Ｉ１
は、立ち上がりが遅いものの急な勾配で増加して短い時
間幅Ｔ０で電流値Ｉｍｏと略同一のレベルに到達し遮断
される。

【００２４】また、低温時の一次電流Ｉ１Ｌは、その低
温に応じてより急な勾配で増加するが、出力信号ＳａＬ
の立ち上がりが十分に遅くなり、かつ時間幅Ｔ０Ｌも短
くなるので、結局電流値Ｉｍｏと略同一のレベルに到達
し遮断される。

【００２５】さらに、高温時の一次電流Ｉ１Ｈは、その
高温に応じてより緩やかな勾配で増加するが、出力信号
ＳａＨの立ち上がりも早めになり、かつ時間幅Ｔ０Ｈも
長くなるので、結局電流値Ｉｍｏと略同一のレベルに到
達し遮断される。

【００２６】以上述べたように、この発明に係る実施形
態では、プラグトップ型点火システムに入力する点火信
号Ｓを、小さなインダクタンスを持つ一次コイルに合わ
せて制御し、立ち上がりを遅らせるとともに、時間幅Ｔ
を短縮するようにしたので、一次コイルの発熱を抑える
ことができ、したがって、一次コイルの耐久性を改善で
き、信頼性を向上させることができる。

【００２７】また、周囲温度に応じて点火信号Ｓを制御
することができ、高温になるにつれて、立ち上がりを早
め、時間幅Ｔを長くするようにしたので、従来高温にな
るにつれて確保しにくくなっていた、遮断直前の電流レ
ベルを確実に確保でき、したがって、高温であっても安
定した着火を行わせることができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の点火シ
ステムによれば、プラグトップ型点火システムに入力す
る点火信号を、小さなインダクタンスを持つ一次コイル
に合わせて制御し、立ち上がりを遅らせるとともに、時
間幅を短縮するようにしたので、一次コイルの発熱を抑
えることができ、したがって、一次コイルの耐久性を改
善でき、信頼性を向上させることができる。

【００２９】また、周囲温度に応じて点火信号を制御す
ることができ、高温になるにつれて、立ち上がりを早
め、時間幅を長くするようにしたので、従来高温になる
につれて確保しにくくなっていた、遮断直前の電流レベ
ルを確実に確保でき、したがって、高温であっても安定
した着火を行わせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の点火システムの構成を示す回路図で
ある。

【図２】時間幅制御回路の回路構成例を示す図である。

【図３】点火信号を時間幅制御回路に入力したときの出
力信号および一次電流を示すタイムチャートであり、
（ａ）は入力信号Ｓを、（ｂ）は時間幅制御回路からの
出力信号Ｓａを、（ｃ）は低温時の出力信号ＳａＬを、
（ｄ）は高温時の出力信号ＳａＨを、また（ｅ）は従来
の一次電流Ｉｍ、本発明における一次電流Ｉ１、Ｉ１
Ｌ、Ｉ１Ｈを、それぞれ示している。

【図４】従来の点火システムを示す図であり、（ａ）は
その回路図、（ｂ）はそのタイミングチャートである。

【図５】プラグトップ型点火コイルを採用した従来の点
火システムを示す図であり、（ａ）はその回路図、
（ｂ）はそのタイミングチャートである。

【図６】同一の点火信号を入力した場合の各点火システ
ムにおける従来の一次電流を示す図である。

【符号の説明】

１ バッテリ ２１ 時間幅制御回路 ２２ 時間幅制御回路 ３１ 点火コイル ３２ 点火コイル ３３ 点火コイル ３４ 点火コイル ４１ 点火プラグ ４２ 点火プラグ ４３ 点火プラグ ４４ 点火プラグ ５１ スイッチング素子 ５２ スイッチング素子 ５３ スイッチング素子 ５４ スイッチング素子 Ｃ コンデンサ Ｄ ダイオード ＯＰ コンパレータ Ｒａ 抵抗器 Ｒｂ 抵抗器 Ｒｃ 抵抗器 Ｒｄ 抵抗器 Ｒｅ 抵抗器 Ｒｆ 抵抗器 Ｒｇ 抵抗器 Ｒｈ 抵抗器 Ｔｒ スイッチング素子 ｎ１ 接続点 ｎ２ 接続点 ｎ３ 接続点 ｎ４ 接続点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−131045（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−87867（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−71075（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−116771（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02P 3/04 301 F02P 3/04 303 F02P 3/055 F02P 15/08

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の気筒毎に設けた点火コイルの
   うち２つの点火コイルに１系統のパルス状の点火信号を
   共通に入力し、その２つの点火コイルに対応する２つの
   気筒に高電圧スパークを発生させる点火システムにおい
   て、 上記１系統の点火信号を時間幅制御手段に入力し、その
   時間幅制御手段によって当該１系統の点火信号の立ち上
   がりから立ち下がりまでの予め設定されている時間幅を
   短縮させるとともに、その点火信号を点火コイルに入力
   したときの点火コイルの一次電流の遮断時電流値を略一
   定に保持するために周囲温度の上昇に応じ信号の立ち上
   がりを早めて時間幅を長くする、ことを特徴とする点火
   システム。
2. 【請求項２】 上記時間幅制御手段は、 第１抵抗器と第２抵抗器とコンデンサとを直列に接続
   し、 上記第１抵抗器と第２抵抗器との接続点と、ダイオード
   のカソード端子とを接続し、当該ダイオードのアノード
   端子をコンパレータの反転入力端子に接続するとともに
   第２抵抗器とコンデンサの一電極との接続点に接続し、 上記コンパレータの非反転入力端子を、直列に接続した
   第３抵抗器と第４抵抗器との間の第１接続点に接続し、 上記コンパレータの出力端子を、直列に接続した第５抵
   抗器と第６抵抗器との間の第２接続点に接続し、 上記第１接続点と第２接続点との間に第７抵抗器を介在
   させ、 上記第６抵抗器の、上記第２接続点とは反対側の端子を
   スイッチング素子のベース端子に接続し、 上記スイッチング素子のコレクタ端子を第８抵抗器に接
   続し、 上記第１抵抗器、第３抵抗器、第５抵抗器および第８抵
   抗器の各一端をバッテリの陽極に接続し、 上記コンデンサの他電極、第４抵抗器の上記第１接続点
   とは反対側の端子、およびスイッチング素子のエミッタ
   端子を、バッテリの陰極に接続し、 上記第１抵抗器と第２抵抗器との接続点に入力された上
   記１系統の点火信号を、上記スイッチング素子のコレク
   タ端子から出力する、請求項１に記載の点火シ ステム。