(57)【要約】    【課題】  コイルドライバーを用いる点火システムにおいて、点火時期を安定化し、強いアーク放電が得られる点火安定化装置の提供する。    【解決手段】  コイルドライバーを使用するガソリンエンジンの点火システムにおいて、自動車用バッテリーに直接並列に接続される装置であって、８０００μＦ以上、好ましくは１０，０００〜１００，０００μＦ、さらに好ましくは１５，０００〜６０，０００μＦの容量を有するアルミ電解コンデンサと、ＬＥＤと直列抵抗を含む点検装置とを並列接続してなることを特徴とする。【選択図】  図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
コイルドライバーを使用するガソリンエンジンの点火システムにおいて、自動車用バッテリーに直接並列に接続される装置であって、８０００μＦ以上の容量を有するアルミ電解コンデンサと、ＬＥＤと直列抵抗を含む点検装置とを並列接続してなることを特徴とする自動車用点火安定化装置。
【請求項２】
前記アルミ電解コンデンサのコンデンサ容量が１０，０００〜１００，０００μＦである請求項１記載の自動車用点火安定化装置。
【請求項３】
前記アルミ電解コンデンサのコンデンサ容量が１５，０００〜６０，０００μＦである請求項１記載の自動車用点火安定化装置。
【請求項４】
１００ｋΩ以上の抵抗を前記コンデンサおよび点検装置と並列に接続してなる請求項１記載の自動車用点火安定化装置。
【請求項５】
樹脂容器に上記ＬＥＤを外部から目視できるように装着するとともに、樹脂容器内部にアルミ電解コンデンサを内装し、空隙に焼砂等の断熱材を充填してなる請求項１記載の自動車用点火安定化装置。
【請求項６】
バッテリーに並列に接続される前記装置の並列接続線の一方に接続遮断スイッチを有し、スイッチＯＦＦ状態でのＬＥＤの点滅によりアルミ電解コンデンサの蓄電状態を検査可能である請求項１記載の自動車用点火安定化装置。
【請求項７】
前記アルミ電解コンデンサがその容量を全体として３０，０００〜１００，０００μＦとし、１０，０００〜１５，０００μＦ毎に段階的に切替え可能である請求項１記載の自動車用点火安定化装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案はコイルドライバーを用いるガソリンエンジンの点火システムに用いる点火安定化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の自動車エンジン等の内燃機関では、バッテリーを電源として、点火用コイル（トランス）の１次側巻き線の電流ｉを制御して、二次側の点火プラグにアーク放電を発生させ、燃料を爆発させてエンジンのトルクを引き出すという点火システムが使用されており（特許文献１、特許文献２）、かかる点火システムにおいては、コイルドライバー（半導体デバイス）を用いて、エンジン制御をつかさどるコンピュータ（ＥＣＵ）からのＯＮ信号にてパワーデバイスをＯＮさせ、電流を流してエネルギーを一次コイルに蓄え、コンピュータが点火させたいタイミングにくると、ＯＦＦ信号を出し、それによりパワーデバイスをＯＦＦし、コイルの二次側に数万ボルトの誘導起電圧を発生させるスパークプラグにアーク放電を発生させる。したがって、パワーデバイスをＯＦＦするタイミングは、点火時期を決定するものとして重要である。かかるタイマー回路は通常、カレントミラー回路で電流源をつくり、その定電流で積層セラミックコンデンサーを充電し、コンパレータでコンデンサー電圧と基準電圧を比較し、一定時間で論理反転するようになっている。
【特許文献１】特表２００１−５２５２８８号公報
【特許文献２】特表２０００−５１３７９９号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、コイルドライバーはガソリンエンジンに直接実装される半導体デバイスであり、動作環境は非常に厳しいとともに、自動車バッテリーから電力供給を受けており、使用環境、使用期間に依存して自動車用バッテリーは非常に大きな電圧変動を受けるためか、しばしば誤動作を引き起こし、また火花放電が十分でないという現象が見られる。
【０００４】
そこで、本考案者は鋭意研究の結果、かかる誤動作は、次の原因に基づくものであることを見出した。
１．上記点火システムのパワーデバイスでは低電圧でも安定に機能する機能が要求されるにも拘わらず、自動車のバッテリー電源には一般応用電子回路のように安定電源電圧という概念がない。しかも、上記タイマー回路は通常バッテリー電圧を直接もらうようになっているため、バッテリーの電圧変動の影響を受け、タイマー回路の動作に影響を与えている。例えば、特定のタイミングにＯＦＦ信号が発振されず、点火プラグが無放電となる（図３Ａ）。
２．上記コイルドライバーのＯＮ時間は高速回転に答えるべく、近年短く設定されており、その結果、点火コイルのリアクタンスを小さくし、点火用コイルにエネルギーを蓄積させる電流量を大きくする傾向にあるが、点火用コイルにエネルギーを蓄積させる電流はバッテリー電源に依存し、変動しやすい。したがって、バッテリーの電圧が降下すると、蓄積されるエネルギーは１／２ＬＩ2で決定されるため、所定のＯＮ時間での一次コイルへのエネルギー蓄積量が低下し、二次側で十分なアーク放電を得ることができず未完全放電という結果を招来する（図３Ａ）。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本考案は、上記知見に基づき、バッテリー電源に直接、８０００μＦ以上のアルミ電解コンデンサとＬＥＤを含む点検装置とを並列接続してなる装置を接続すると、一次側のパルス電流に重畳するノイズが消えるだけでなく、電源電圧が安定化するためか、上記コイルドライバーを用いる点火システムにおいて、少なくとも点火時期が極めて安定し、強いアーク放電が得られることを見出し、完成したものであり、
その要旨とするところは、コイルドライバーを使用するガソリンエンジンの点火システムにおいて、自動車用バッテリーに直接並列に接続される装置であって、８０００μＦ以上の容量を有するアルミ電解コンデンサと、ＬＥＤと直列抵抗を含む点検装置とを並列接続してなることを特徴とする自動車用電源安定化装置にある。
【考案の効果】
【０００６】
コイルドライバーを使用するガソリンエンジンの点火システムでは、近年、点火用コイルのリアクタンスを小さくし、点火用コイルにエネルギーを蓄積させる電流を大きくして１／２ＬＩ2で決定されるエネルギをコイルに蓄電しているが、バッテリー電源が変動すると、ＯＮ時間が短縮しているため、電源バッテリーの電圧の低下は１次側の電流を不十分なものとする。本発明では８０００μＦ以上の容量を有するアルミ電解コンデンサが直接電源バッテリーに並列に接続されるので、バッテリーの電圧が降下しても並列に接続されたアルミ電解コンデンサはバッテリーよりもインピーダンスが小さいことと関係して、実質的にその電圧降下を補償してコイルを流れる電流値が維持する。したがって、バッテリーのインピーダンス影響を解消し、実質的に所定のＯＮ時間でのコイルへ所定のエネルギー蓄積を行わせる（図３Ｂ参照）。
また、タイマー回路に送られる電流もバッテリ−変動の影響を受けず、ＯＦＦ信号を発振する所定の点火時期を確実に確保することができる。従って、点火時期が安定し、しかも充分なスパ−ク放電を確保することができる（図３Ｂ参照）。更に大容量のコンデンサを長い導線でバッテリーに接続したので、従来のように一次側電流にノイズが重畳せず、雑音のない状態となる（図３Ｂ参照）。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１はコイルドライバーを使用するガソリンエンジンの点火システムを示し、エンジン燃焼室１に装着された点火用プラグ２には点火用コイル３からアーク放電に要する数万ボルトの誘導起電圧が発生する。
上記点火用コイル３の一次側には、自動車用バッテリー４が並列されるとともに、コイルドライバー用半導体装置５が接続され、制御入力Ｉｎにより所定の点火時期を制御している。なお、上記半導体装置５はパワーデバイスと制御・ドライブ回路とで構成されており、従来公知である。
【０００８】
本考案においては、上記コイルドライバーの点火システムにおいて、バッテリー電源４に直接並列に図２に示す電源安定化装置６が接続される。
【０００９】
上記電源安定化装置６は、樹脂容器１０に上記ＬＥＤ７を外部から目視できるように装着するとともに、樹脂容器内部にアルミ電解コンデンサ８を内装し、空隙に砂鉄を除去した焼砂等の断熱材９を充填してなる。焼砂はコンデンサ８に過電圧がかかった時の発生ガスを吸収し、コンデンサ動作を安定に保持する。
【００１０】
上記アルミ電解コンデンサ８は８０００μＦ以上の容量を有する場合に所定の安定化効果が得られることが実験的に確認されており、好ましくは１０，０００〜１００，０００μＦのものが使用されるのがよい。エンジンルームの容積と効率および経済性を考慮すれば、１５，０００〜６０，０００μＦの容量を有するアルミ電解コンデンサが最も好ましい。エンジンルーム内の温度およびバッテリー電圧を考慮してその耐熱温度および耐圧を選択すべきである。また、コンデンサ容量は全体を３０，０００〜１００，０００μＦとし、１０，０００〜１５，０００μＦ毎に切替えるようにすると、必要に応じ、車種に応じ、季節に応じて最適容量を設定できる。
【００１１】
上記コンデンサ８と並列してＬＥＤ７と０．５〜１．５ｋΩの直列抵抗１１（図中では１ｋΩ）を含む点検装置と接続するとともに、１００ｋΩ以上の抵抗（ここでは２．７ＭΩ）１２を前記コンデンサおよび点検装置と並列に接続してなる。なお、上記接続線１３のインピーダンスはコンデンサの大容量とともに、一次側電流波形から高周波ノイズを除去するのに役立つ。
【００１２】
上記バッテリー４に並列に接続される前記装置の並列接続線１３（縒線０．００３Ω／ｍ、５．５ｍｍ２×３０ｃｍ〜４０ｃｍ長）の一方に接続遮断スイッチＳｗを設け、スイッチＯＦＦ状態でのＬＥＤの点滅によりアルミ電解コンデンサの蓄電状態を検査可能であるのが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
以上、本考案によれば、エンジンの点火時期が安定し、良好な火花放電が得られる結果、燃費は少なくとも１０％向上する。特に、中古車においては完全燃焼を確保しエンジン性能の向上は顕著であり、燃費の向上だけでなく、排ガス問題の解消にも貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】コイルドライバーの点火システムの概要図である
【図２】本考案に係る電源安定化装置の内部構造を示す断面図である
【図３Ａ】従来のコイルドライバー点火システムの動作説明図である。
【図３Ｂ】本考案の点火システムの動作説明図である。
【符号の説明】
【００１５】
１  エンジン燃焼室、２  点火用プラグ、３  点火用コイル、４  自動車用バッテリー  ５  コイルドライバー用半導体装置、６  電源安定化装置
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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