(57)【要約】【課題】点火コイルにバッテリが直接接続されたとしても、ダイオードの破壊が防止される内燃機関用点火装置を提供する。【解決手段】内燃機関用点火装置１の第一ダイオード１５は、アノードがアース４０に接続されており、カソードがサイリスタ１４のカソードに接続されている。そのため、第一ダイオード１５は、サイリスタ１４からアース４０へ流れる電流を制限し、アース４０からサイリスタ１４へ流れる電流を許容する。これにより、バッテリ２を点火コイル１１に直接接続したとき、バッテリ２から第一ダイオード１５への大きな電流の流入が制限される。したがって、点火コイル１１と並列に接続されている第一ダイオード１５の破壊を防止することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記昇圧回路から出力された出力電圧で充電されるコンデンサと、
前記コンデンサに接続されている一次コイル、および点火プラグに接続されている二次コイルを有し、前記コンデンサから前記一次コイルへ通電することにより前記二次コイルに二次電圧を生成する点火コイルと、
前記一次コイルの前記コンデンサ側に直列に接続され、前記コンデンサから前記点火コイルに向かう電流を所定時期に許容し、前記点火コイルから前記コンデンサに向かう電流を阻止するスイッチング手段と、
前記点火コイルと並列に前記スイッチング手段とアースとの間において、アノードが前記アースに接続され、カソードが前記スイッチング手段に接続されている第一ダイオードと、
を備える内燃機関用点火装置。
【請求項２】
前記スイッチング手段は、サイリスタを有する請求項１記載の内燃機関用点火装置。
【請求項３】
アノードが前記一次コイルに接続され、カソードが前記スイッチング手段の前記コンデンサ側に接続されている第二ダイオードをさらに備える請求項１または２記載の内燃機関用点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用点火装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の点火プラグに高電圧を供給する内燃機関用点火装置として、バッテリからコンデンサに充電する方式（以下、「ＤＣ−ＣＤＩ方式」という。）がある。このようなＤＣ−ＣＤＩ方式を用いる内燃機関用点火装置として、例えば特許文献１に内燃機関用自励発振式無接点点火装置が開示されている。この点火装置では、直流昇圧回路により昇圧した高電圧を複数回に分けてコンデンサに充電している。そして、点火時期になるとコンデンサに蓄えられた電荷を点火コイルに供給している。また、特許文献１に示される内燃機関用点火装置は、内部に点火コイルと並列に接続されたダイオードを有している。このダイオードは、直流アークを目的にアノードがコンデンサに接続され、カソードがアースに接続されている。
【０００３】
一方、例えば二輪車の場合、ＤＣ−ＣＤＩ方式の内燃機関用点火装置の他にイグナイタ方式の内燃機関用点火装置も用いられている。そのため、点火コイルの検査の際、点火コイルにバッテリを直接接続することがある。検査対象となる点火コイルがイグナイタ方式の場合、点火コイルにバッテリを直接接続し、点火プラグに火花放電が発生すれば点火コイルが機能していることとなる。しかしながら、ＤＣ−ＣＤＩ方式の内燃機関用点火装置の点火コイルにバッテリを直接接続すると、点火コイルと並列に接続されているダイオードの破壊を招くおそれがある。すなわち、上述のダイオードは、点火コイルと並列に接続されている。そのため、点火コイルに直接バッテリを接続すると、バッテリからダイオードを経由してアースに大きな電流が流れる。
【０００４】
【特許文献１】特開平３−８５３７０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、点火コイルにバッテリが直接接続されたとしても、ダイオードの破壊が防止される内燃機関用点火装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１または２記載の発明では、第一ダイオードを備えている。第一ダイオードは、点火コイルと並列にスイッチング手段とアースとの間において、アノードがアースに接続され、カソードがスイッチング手段に接続されている。これにより、バッテリから点火コイルの一次コイルに流れる電流の向きと、第一ダイオードが許容する電流の向きとは逆になる。そのため、点火コイルを検査する際に、点火コイルにバッテリを直接接続しても、バッテリからの電流は第一ダイオードを経由してアース側へ流れない。したがって、第一ダイオードに流れる電流による第一ダイオードの破壊を防止することができる。
【０００７】
請求項３記載の発明では、第二ダイオードを備えている。第二ダイオードは、アノードが一次コイルに接続され、カソードがスイッチング手段のコンデンサ側に接続されている。そのため、点火コイルに通電した際に、第二ダイオードは点火コイルで発生する起電力による電流の流れを許容する。したがって、点火プラグにおいて確実な直流アークの発生を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による内燃機関用点火装置を自動二輪車用点火装置に適用した例を図１に示す。図１に示すように内燃機関用点火装置１は、バッテリ２、点火回路１０、昇圧回路としてのＤＣ／ＤＣコンバータ２０、点火時期制御回路３０などから構成されるＤＣ−ＣＤＩ方式の点火装置である。
【０００９】
点火回路１０は、点火コイル１１、点火プラグ１２、コンデンサ１３、サイリスタ１４および第一ダイオード１５などにより構成されている。点火コイル１１は、一次側の一次コイル１１１と二次側の二次コイル１１２とを有している。点火プラグ１２は、点火コイル１１の二次側から印加された高電圧によって火花放電を形成する。コンデンサ１３は、一端がＤＣ／ＤＣコンバータ２０の出力側に接続されており、他端がアース４０に接続されている。このように、コンデンサ１３はＤＣ／ＤＣコンバータ２０の出力側とアース４０との間に設けられている。そのため、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０によって昇圧された直流電圧は、コンデンサ１３に印加され、コンデンサ１３には電荷が蓄えられる。
【００１０】
スイッチング手段としてのサイリスタ１４は、コンデンサ１３と点火コイル１１との間に設けられている。サイリスタ１４は、点火コイル１１側に向かって順方向に接続されている。つまり、サイリスタ１４は、アノードにコンデンサ１３が接続され、カソードに点火コイル１１の一次コイル１１１が接続されている。サイリスタ１４は、所定の時期にコンデンサ１３とアース４０との間を開放する。サイリスタ１４がコンデンサ１３とアース４０との間を開放すると、コンデンサ１３に蓄えられた電荷は点火コイル１１の一次コイル１１１を経由してアース４０側に放電する。
【００１１】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、バッテリ２から供給される直流電圧を数百ボルトの直流電圧に昇圧している。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０により昇圧された直流電圧は、点火コイル１１を構成する一次コイル１１１および二次コイル１１２によりさらに昇圧される。その結果、点火コイル１１から火花放電可能な高電圧が点火プラグ１２に供給される。
【００１２】
点火時期制御回路３０は、点火信号を生成する。点火時期制御回路３０で生成された点火信号は、サイリスタ１４のゲートに入力される。サイリスタ１４のゲートに点火信号が入力されると、サイリスタ１４のアノード側とカソード側とが低抵抗で接続される状態（以下、「オン状態」という。）に移行する。
第一ダイオード１５は、点火コイル１１と並列に、サイリスタ１４とアース４０との間に設けられている。第一ダイオード１５は、アノードがアース４０に接続されており、カソードがサイリスタ１４のカソードに接続されている。そのため、第一ダイオード１５は、サイリスタ１４からアース４０へ流れる電流を制限し、アース４０からサイリスタ１４へ流れる電流を許容する。
【００１３】
一次コイル１１１のコンデンサ１３側は、サイリスタ１４のカソードに接続されている。また、二次コイル１１２は、点火プラグ１２に接続されている。点火プラグ１２の二次コイル１１２とは反対側の端部は、アース４１に接続されている。
点火時期制御回路３０から出力される点火信号によってサイリスタ１４のゲートに所定電圧が印加されると、サイリスタ１４はオン状態となる。これにより、コンデンサ１３に蓄えられた電荷は、サイリスタ１４および点火コイル１１の一次コイル１１１を経由してアース４０に放電される。つまり、点火コイル１１の一次コイル１１１に電流が流れるため、二次コイル１１２には高電圧が発生する。その結果、二次コイル１１２で発生した高電圧は点火プラグ１２に印加される。これにより点火プラグ１２では火花放電が生じる。
【００１４】
次に、内燃機関用点火装置１の作動について図２に示すタイミングチャートを参照して説明する。
ここで、図２のタイミングチャートは、点火回路１０を構成するコンデンサ１３の端子間電圧ＶC、サイリスタ１４のゲート電圧ＶSGおよび一次コイル１１１にかかる一次電圧ＶOUTのそれぞれの時間変化をオシロスコープで観測したものである。図２に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０によって昇圧された直流電圧がコンデンサ１３に印加されることにより、コンデンサ１３の端子間電圧ＶCは上昇する。その結果、コンデンサ１３には電荷が蓄えられる。
【００１５】
点火時期制御回路３０からサイリスタ１４のゲートに点火信号が入力されると、サイリスタ１４のゲート電圧ＶSGがプラスになり、コンデンサ１３に蓄えられた電荷によってサイリスタ１４はオフ状態からオン状態に移行する。すなわち、アノード側にプラス、カソード側にマイナスの電圧が印加された状態にあるサイリスタ１４のゲート電圧は所定電位より高くなるため、サイリスタ１４はオフ状態からオン状態に移行する。サイリスタ１４がオン状態に移行すると、サイリスタ１４のアノード側とカソード側とは、電気的に低抵抗で接続された導電状態になる。その結果、コンデンサ１３に蓄えられた電荷は、サイリスタ１４を経由して点火コイル１１の一次コイル１１１に達する。そして、この電荷の移動にともなって、点火コイル１１の一次コイル１１１に電流が流れると、点火コイル１１の二次コイル１１２には所定の高電圧が発生する。したがって、点火プラグ１２に火花放電が生じる。
【００１６】
点火プラグ１２に火花放電が生じているとき、点火コイル１１の一次コイル１１１に流れる電流すなわち一次側電流が所定のピークを超えると、一次コイル１１１の両端に発生する電圧の極性は反転する。一方、第一ダイオード１５は、一次コイル１１１と並列、かつ電流の向きが同一となるように接続されている。そのため、図２に示すように、一次コイル１１１にかかる一次電圧ＶOUTの波形は、一度プラス側に大きく振れた後、逆方向すなわちマイナス側に僅かに振れ、その後急速に減衰する。つまり、点火コイル１１には、一度だけ大きな電圧が印加されるため、点火プラグ１２には短時間に一度だけ火花放電が生じる。すなわち、内燃機関用点火装置１では、点火プラグ１２において直流アークの火花放電が発生する。
【００１７】
上記のように放電が行われた後、再びＤＣ／ＤＣコンバータ２０によって昇圧された直流電圧がコンデンサ１３に印加され、コンデンサ１３には電荷が蓄えられる。そして、点火時期制御回路３０からサイリスタ１４のゲートに点火信号が入力されると、サイリスタ１４はオン状態となり、点火コイル１１に電流が流れ、点火プラグ１２は再び火花放電を生ずる。このようにして、内燃機関用点火装置１においては、「コンデンサ１３の充電および放電」と、「点火プラグ１２での火花放電」とが繰返される。
【００１８】
ところで、点火コイル１１が正常に機能しているかどうかを検査する場合、バッテリ２を点火コイル１１に直接接続することがある。従来の内燃機関用点火装置の場合、ダイオードは、点火コイルと並列、かつアースに対して順方向に設けられている。そのため、バッテリを点火コイルに直接接続したとき、ダイオードを経由して大きな電流がアースへ流れる。その結果、点火コイルと並列に接続されているダイオードが破壊されるおそれがある。
【００１９】
一方、第１実施形態の場合、内燃機関用点火装置１の第一ダイオード１５は、点火コイル１１と並列、かつ点火プラグ１２の放電時に一次コイル１１１を流れる電流の向きに対し逆方向に設けられている。すなわち、第一ダイオード１５は、アノードがアース４０に接続されており、カソードがバッテリ２に接続される。そのため、点火コイル１１の点検時にバッテリ２を点火コイル１１に直接接続しても、順方向へ接続したバッテリ２からの電流は第一ダイオード１５を流れない。したがって、第一ダイオード１５の破壊は防止される。
【００２０】
以上のように、第１実施形態では、サイリスタ１４とアース４０との間に第一ダイオード１５が点火コイル１１と並列に設けられている。この第一ダイオード１５は、点火プラグ１２放電時に一次コイル１１１を流れる電流と同一の方向の電流を遮断し、逆方向の流れを許容する。そのため、点火コイル１１の検査時に、誤って点火コイル１１に直接バッテリ２を接続しても、バッテリ２から第一ダイオード１５への大きな電流の流入が制限される。したがって、点火コイル１１と並列に接続されている第一ダイオード１５の破壊を防止することができる。
【００２１】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による内燃機関用点火装置を図３に示す。なお、第１実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第２実施形態では、内燃機関用点火装置１は第二ダイオード１６を備えている。第二ダイオード１６は、サイリスタ１４と並列、かつサイリスタ１４の極性に対して逆方向に接続されている。第二ダイオード１６は、アノードがサイリスタ１４のカソードに接続され、カソードがサイリスタ１４のアノードに接続されている。また、第二ダイオード１６は、アノードが一次コイル１１１に接続され、カソードがサイリスタ１４のコンデンサ１３側に接続されている。
【００２２】
一次コイル１１１のコンデンサ１３側は、サイリスタ１４のカソードと第二ダイオード１６のアノードとに接続されている。また、二次コイル１１２は、点火プラグ１２に接続されている。点火プラグ１２の二次コイル１１２とは反対側の端部は、アース４１に接続されている。
点火時期制御回路３０から出力される点火信号によってサイリスタ１４のゲートに所定電圧が印加されると、サイリスタ１４はオン状態となる。これにより、コンデンサ１３に蓄えられた電荷は、サイリスタ１４および点火コイル１１の一次コイル１１１を経由してアース４０に放電され、点火プラグ１２では火花放電が生じる。
【００２３】
このとき、点火コイル１１の一次コイル１１１に流れる電流がピークを超えると、一次コイル１１１には反転した極性を有する電圧、すなわち自己誘導によって起電力が生じる。すると、この反転した極性を有する電圧は、アース接続を経由してコンデンサ１３に充電される経路となるものの、第一ダイオード１５と電流経路が同一となるため、第一ダイオードの順方向電圧におさえられ、図２と同様の直流アークとなる。
【００２４】
第２実施形態においても、第１実施形態と同様に第一ダイオード１５が設けられている。そのため、バッテリ２を点火コイル１１に直接接続したとしても、第一ダイオード１５には大きな電流は流れない。したがって、点火コイル１１と並列に接続されている第一ダイオード１５の破壊が防止される。
以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態による内燃機関用点火装置の回路を示す模式図。
【図２】本発明の第１実施形態による内燃機関用点火装置を構成するコンデンサの端子間電圧、サイリスタのゲート電圧および一次コイルにかかる一次電圧のそれぞれの時間変化を表したタイミングチャートを示す模式図。
【図３】本発明の第２実施形態による内燃機関用点火装置の回路を示す模式図。
【符号の説明】
【００２６】
１：内燃機関用点火装置、２：バッテリ、１０：点火回路、２０：ＤＣ／ＤＣコンバータ、３０：点火時期制御回路、１１：点火コイル、１１１：一次コイル、１１２：二次コイル、１２：点火プラグ、１３：コンデンサ、１４：サイリスタ、１５：第一ダイオード、１６：第二ダイオード、４０、４１：アース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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