(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧が印加されることにより、充電されるコンデンサと、
内燃機関の回転に同期したタイミング信号を受けて、前記コンデンサに充電された電荷を放電する手段と、
前記コンデンサからの電流が一次コイルに流れるよう構成されたイグニッションコイルとを有するＣＤＩ装置用の付加回路であって、
前記コンデンサの一端子に一端が接続されるチョークコイルと、
前記チョークコイルと前記イグニッションコイルの一次コイルとの間に接続される両波整流回路とを有するＣＤＩ装置用付加回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の点火装置に関し、特にコンデンサ（キャパシタ）に蓄えた電荷を放電することによりイグニッションコイルに電流を供給するＣＤＩ（キャパシタ・ディスチャージ・イグニッション）装置用付加回路の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＣＤＩ装置は、コンデンサに充電した電荷をサイリスタなどのスイッチィング素子を介して内燃機関の回転に同期して放電させ、イグニッションコイルに瞬間的に流れる電流を供給する構成となっている。
【０００３】
図２は従来の典型的ＣＤＩ装置の回路図である。コイルＴ１の鉄芯はトランスＴ２の鉄芯と共通であるが便宜上トランスＴ２から分けて示されている。コイルＴ１のセンタタップには車載のバッテリの正の端子から図示省略のスイッチを介して＋１２Ｖが与えられている。コイルＴ１の両端は、それぞれ２つのトランジスタＱ１、Ｑ２のコレクタに接続される。トランジスタＱ１、Ｑ２のエミッタは、それぞれ接地される。トランジスタＱ１、Ｑ２のベースは、抵抗Ｒ１、Ｒ２をそれぞれ介してトランスＴ２の一次コイルの両端に接続される。トランスＴ２の一次コイルの両端は、それぞれダイオードＤ１、Ｄ２のカソードに接続され、そのアノードは接地される。
【０００４】
トランスＴ２の二次コイルは、４つのダイオードＤ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６からなるダイオードブリッジ１０に接続され、ダイオードブリッジ１０の出力端子の一方は接地され、他方は抵抗Ｒ３を介して接地されるとともに、サイリスタ１２のアノードと充放電用コンデンサＣ１の一方の端子に接続される。コンデンサＣ１の他方の端子は、イグニッションコイルＴ３の一次コイルと二次コイルのそれぞれの一端（＋端子）に接続される。
【０００５】
サイリスタ１２のカソードは接地され、そのゲートには、コンデンサＣ２と抵抗Ｒ６の各一端が接続される。抵抗Ｒ６の他端は接地される。コンデンサＣ２の他端は抵抗Ｒ５とダイオードＤ１１の並列回路の一端に接続される。この並列回路の他端は抵抗Ｒ４を介して前述の正の電圧源（＋１２Ｖ）に接続される。また、この並列回路の他端はオン−オフ型スイッチ１６の一端子に接続されていて、このスイッチ１６の他の端子は接地されている。
【０００６】
イグニッションコイルＴ３の一次コイルの他端は接地され、二次コイルの他端は図示省略の点火プラグに高圧を供給する高圧出力端子となる。
図２の従来のＣＤＩ装置は、スイッチ１６が図示省略の内燃機関（例えば２サイクルエンジン又は４サイクルエンジン）の回転に同期してオン−オフする。すなわち、スイッチ１６はタイミング信号を生成するコンタクトブレーカとして動作する。今、ダイオードブリッジ１０を介して供給される直流電圧がコンデンサＣ１に印加されているとすると、コンデンサＣ１は充電され、その容量分の電荷を保持している。コンタクトブレーカ１６がオンからオフに変化すると、サイリスタ１２のゲートに正の電圧が印加され、サイリスタ１２はオン状態となり、コンデンサＣ１に保持されていた電荷はサイリスタ１２を介して接地に放電される。この放電が急激に生じるため、イグニッションコイルＴ３の二次コイルに高電圧を誘起することとなる。
【０００７】
図３はコンデンサＣ１に加わる電圧波形を示す図である。シンクロスコープによる測定では、１：１０のプローブを使用しているので、波形の縦軸の１目盛は１００Ｖとなる。よってコンデンサＣ１に加わる電圧のピークは約８００Ｖであることがわかる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のＣＤＩ装置においては、イグニッションコイルＴ３の一次コイル両端の電圧波形を示す図５からわかるように、コンデンサＣ１を介してイグニッションコイルＴ３の一次コイルに流れ込む電流の方向が正から負となり、両方向の電流が順次生じている。
また、図３に示すように、コンデンサＣ１に加わる電圧のピーク値は約８００Ｖと比較的高い値となっている。イグニッションコイルＴ３の一次コイル電流の向きが正負の双方生じることは、パルストランスとしてのイグニッションコイルＴ３の動作効率を低下させる原因となっている。また、コンデンサＣ１に加わる電圧が比較的高いことにより、コンデンサＣ１の耐圧を高いものとしなければならず、コストを低減することの妨げとなっていた。さらに、イグニッションコイルの二次側の電圧波形は、比較的時間幅が短く、スパークプラグで得られる火花の持続時間は短く、エンジンの出力を十分に高めることができなかった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記従来の課題を解決するために、充放電用コンデンサとイグニッションコイルの一次コイルとの間にチョークコイルと両波整流回路の直列回路を挿入、イグニッションコイルＴ３の一次コイルの他端と二次コイルの高圧出力側でない方の端子とを接続し、かつこれを接地せずに両波整流回路の出力端子の他端に接続したものである。
【００１０】
すなわち、直流電圧が印加されることにより、充電されるコンデンサと、
内燃機関の回転に同期したタイミング信号を受けて、前記コンデンサに充電された電荷を放電する手段と、
前記コンデンサからの電流が一次コイルに流れるよう構成されたイグニッションコイルとを有するＣＤＩ装置用の付加回路であって、
前記コンデンサの一端子に一端が接続されるチョークコイルと、
前記チョークコイルと前記イグニッションコイルの一次コイルとの間に接続される両波整流回路とを有するＣＤＩ装置用付加回路が提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について説明する。本発明は、ＣＤＩ装置用付加回路であるが、本発明の実施の形態は、本発明のＣＤＩ装置用付加回路を、ＣＤＩ装置に付加あるいは組み込んだものとして説明する。図１は本発明の好ましい実施の形態の回路図である。コイルＴ１の鉄芯はトランスＴ２の鉄芯と共通であるが便宜上トランスＴ２から分けて示されている。コイルＴ１のセンタタップには車載のバッテリの正の端子から図示省略のスイッチを介して＋１２Ｖが与えられている。コイルＴ１の両端は、それぞれ２つのトランジスタＱ１、Ｑ２のコレクタに接続される。トランジスタＱ１、Ｑ２のエミッタは、それぞれ接地される。トランジスタＱ１、Ｑ２のベースは、抵抗Ｒ１、Ｒ２をそれぞれ介してトランスＴ２の一次コイルの両端に接続される。トランスＴ２の一次コイルの両端は、それぞれダイオードＤ１、Ｄ２のカソードに接続され、そのアノードは接地される。
【００１２】
トランスＴ２の二次コイルは、４つのダイオードＤ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６からなるダイオードブリッジ１０に接続され、ダイオードブリッジ１０の出力端子の一方は接地され、他方は抵抗Ｒ３を介して接地されるとともに、サイリスタ１２のアノードと充放電用コンデンサＣ１の一方の端子に接続される。コンデンサＣ１の他方の端子は、チョークコイルＬ１を介してもう１つのダイオードブリッジ１４の入力端子の１つに接続される。ダイオードブリッジ１４は４つのダイオードＤ７〜Ｄ１０からなる。ダイオードブリッジ１４の他の入力端子は接地される。ダイオードブリッジ１４の１つの出力端子、すなわちダイオードＤ７、Ｄ１０の接続点は、イグニッションコイルＴ３の一次コイルの＋端子に接続される。なお、この＋端子は内部で二次コイルの＋端子に接続されている。ダイオードブリ１４の他の出力端子、すなわちダイオードＤ８、Ｄ９の接続点は、イグニッションコイルＴ３の一次コイルの−端子に接続される。
【００１３】
サイリスタ１２のカソードは接地され、そのゲートには、コンデンサＣ２と抵抗Ｒ６の各一端が接続される。抵抗Ｒ６の他端は接地される。コンデンサＣ２の他端は抵抗Ｒ５とダイオードＤ１１の並列回路の一端に接続される。この並列回路の他端は抵抗Ｒ４を介して前述の正の電圧源（＋１２Ｖ）に接続される。また、この並列回路の他端はオン−オフ型スイッチ１６の一端子に接続されていて、このスイッチ１６の他の端子は接地されている。
【００１４】
イグニッションコイルの二次コイルの−端子は図示省略の点火プラグに高圧を供給する高圧出力端子となる。スイッチ１６が図示省略の内燃機関（例えば２サイクルエンジン又は４サイクルエンジン）の回転に同期してオン−オフする。すなわち、スイッチ１６はタイミング信号を生成するコンタクトブレーカとして動作する。今、ダイオードブリッジ１０を介して供給される直流電圧がコンデンサＣ１に印加されているとすると、コンデンサＣ１は充電され、その容量分の電荷を保持している。コンタクトブレーカ１６がオンからオフに変化すると、サイリスタ１２のゲートに正の電圧が印加され、サイリスタ１２はオン状態となり、コンデンサＣ１に保持されていた電荷はサイリスタ１２を介して接地に放電される。この放電電流、すなわちコンデンサＣ１を流れる電流はチョークコイルＬ１を介してダイオードブリッジ１４を流れるので、ダイオードブリッジ１４の整流作用により、一方向にのみ流れる。したがって、イグニッションコイルＴ３の一次コイルに流れる電流は単極パルス状となる。この単極パルス状の電流によりイグニッションコイルＴ３の二次コイルに高電圧を誘起することとなる。
【００１５】
図４はコンデンサＣ１に加わる電圧波形を示す図である。シンクロスコープによる測定では、１：１０のプローブを使用しているので、波形の縦軸の１目盛は１００Ｖとなる。よってコンデンサＣ１に加わる電圧のピークは約６２０Ｖであることがわかる。すなわち、従来のＣＤＩ装置における図３の波形と比較すると、約２３％程低くなっていることがわかる。したがって、コンデンサＣ１の耐圧を従来より低くすることができる。
【００１６】
図６はイグニッションコイルＴ３の一次コイル両端の電圧波形を示す図である。図６の波形からわかるように、コンデンサＣ１を介してイグニッションコイルＴ３の一次コイルに流れ込む電流の方向が負のみの単極パルスとなっている。したがって、整流した電流が一次コイルに供給されるイグニッションコイルＴ３は純粋なパルストランスとして動作し、変換効率が従来と比べて大きく向上するのである。なお、コンデンサＣ１にかかる電圧が従来より低下しているのは、チョークコイルＬ１とダイオードブリッジ１４の組み合わせをコンデンサＣ１とイグニッションコイルＴ３の一次コイルの間に挿入したため、従来のコンデンサＣ１と一次コイルの単純な直列共振回路が変形され、コンデンサＣ１と一次コイルの整合が良くなり、一次コイルのインピーダンスが低下するためと考えられる。特にチョークコイルＬ１を用いたことにより、ダイオードブリッジ１４に流入する電流がある程度抑制され、また流入速度が制御される。この結果、イグニッションコイルＴ３の二次コイルに発生する高圧の波形の時間方向の幅が従来より広くなる。すなわち、かかる波形の高圧電圧が供給されるスパークプラグでは、発生する火花の持続時間が長くなり、エンジンシリンダ内の混合気の燃焼を効率よいものとすることができる。その結果、エンジン出力が上昇することとなる。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればチョークコイルＬ１とダイオードブリッジ１４の組み合わせをコンデンサＣ１とイグニッションコイルＴ３の一次コイルの間に挿入したため、イグニッションコイルを純粋なパルストランスとして動作させることが可能で、変換効率が向上し、また、コンデンサに加わる電圧が低下するので、低い耐圧のコンデンサを使用することができ、コストダウンと故障の減少をもたらすことができ、さらに時間幅の広い高圧をイグニッションコイルの二次側に得ることができ、内燃機関における燃焼効率、出力の上昇をもたらすことができる。なお、本発明の実施の形態はＣＤＩ装置として説明したが、チョークコイルと両波整流回路からなる付加回路を従来のＣＤＩ装置に付加するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明ＣＤＩ装置の好ましい実施の形態の回路図である。
【図２】従来のＣＤＩ装置の一例の回路図である。
【図３】図２の従来のＣＤＩ装置における充放電用コンデンサへの印加電圧を示す波形図である。
【図４】図１の本発明の実施の形態における充放電用コンデンサへの印加電圧を示す波形図である。
【図５】図２の従来のＣＤＩ装置におけるイグニッションコイルの一次コイル両端の電圧波形を示す図である。
【図６】図１の本発明の実施の形態におけるイグニッションコイルの一次コイル両端の電圧波形を示す図である。
【符号の説明】
１０、１４  ダイオードブリッジ（両波整流回路）
１２  サイリスタ（放電する手段）
１６  スイッチ（コンタクトブレーカ）
Ｃ１  充放電用コンデンサ
Ｄ１〜Ｄ１１  ダイオード
Ｌ１  チョークコイル
Ｑ１、Ｑ２  トランジスタ
Ｒ１〜Ｒ６  抵抗
Ｔ１、Ｔ２  トランス
Ｔ３  イグニッションコイル
【図１】
0003567158.tif 000002
【図２】
0003567158.tif 000003
【図３】
0003567158.tif 000004
【図４】
0003567158.tif 000005
【図５】
0003567158.tif 000006
【図６】
0003567158.tif 000007