(57)【要約】【目的】放電終了時の２次側に発生する電圧を負電圧に制御することによって、１次側からの電力供給回路及びフィルタ回路を必要としないイオン電流検出回路を有する多重放電型点火装置を提供する。【解決手段】１次コイル駆動用のスイッチング素子を複数個備え、当該スイッチング素子は制御部によりオンオフ制御されることでプッシュプル回路を構成し、当該プッシュプル回路によって１回の点火時期に複数個のスイッチング素子をオンオフさせることで交互に複数回点火を行うと共に、前記２次コイル側にはイオン電流検出回路を備え、放電終了のトリガ入力時に放電極性を判断し負極性の２次出力電圧で放電終了させる手段を設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源を電源とし、１次コイルと２次コイルで構成される点火コイルを備え、当該点火コイルの１次側に１次コイル駆動用のスイッチング素子を有する点火装置において、前記１次コイル駆動用のスイッチング素子を複数個備え、当該スイッチング素子は制御部によりオンオフ制御されることでプッシュプル回路を構成し、当該プッシュプル回路によって１回の点火時期に複数個のスイッチング素子をオンオフさせることで交互に複数回点火を行うと共に、前記２次コイル側にはイオン電流検出回路を備え、放電終了のトリガ入力時に放電極性を判断し負極性の２次出力電圧で放電終了させる手段を設けたことを特徴とするイオン電流検出回路を有する多重放電型点火装置。
【請求項２】
イオン電流検出回路は２次コイルの低圧側に設けられ、当該イオン電流検出回路がイオン検出電源充電用ツェナダイオードとイオン検出電源コンデンサにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載のイオン電流検出回路を有する多重放電型点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は印田流検出装置を有する点火装置に係り、特に１サイクルに複数回の点火を行う多重点火型点火装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関点火装置では、近時の排気ガス対策や燃費向上の手段としての高圧縮リーン燃焼に適合するために、高エネルギーの点火装置が求められており、例えば例えば、特許第２８１１７８１号公報に記載のように、容量性放電と誘導性放電を組み合わせた多重放電型点火装置が提案されている。また、多重点火装置においてイオン電流を検出する場合、１次側からの電力供給が交流となるため、直接取得できる波形は電力供給される交流に重反された波形となっているためフィルタリングによって波形を取り出す必要があり、この手段としては例えば特開平９−１９６７９５号公報に記載の点火装置が提案されている。
【０００３】
そして、上記多重点火装置においては、イオン電流を検出する場合、２次側へ発生する電圧が交流電圧となるため、イオン検出電力を１次側から供給し、検出される波形を信号処理することによって、イオン電流波形を得ることが提案されている。
【特許文献１】特許第２８１１７８１号公報
【特許文献１】特開平９−１９６７９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述の従来のものでは、機関の要求に対して優れた出力性能を得られるものの容量性放電回路を必要と、又誘導性放電とを交互に繰り返すための制御回路は極めて部品点数が多く複雑となると同時に、高価となるという問題がある。
【０００５】
また、多重点火装置においてイオン電流を検出する場合、１次側からの電力供給が交流となるため、直接取得できる波形は電力供給される交流に重反された波形となっているためフィルタリングによって波形を取り出す必要があり、当該波形は上記特開平９−１９６７９５号公報のような構成となるが、当該回路構成では部品点数が多く複雑となると同時に高価になるという問題がある。又、現行のイオン検出回路は２次コイルと点火プラグの放電ギャップとＥ／ＧＧＮＤからなる２次放電電流経路中に配置されるため、イオン電流検出回路中の検出電源コンデンサの放電方向に２次電流が流れた場合、充電されたコンデンサの電荷が放電されイオン電流検出ができないといった問題も生じている。そこで本発明では、放電終了時の２次側に発生する電圧を負電圧に制御することによって、１次側からの電力供給回路及びフィルタ回路を必要としないイオン電流検出回路を有する多重放電型点火装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するために、本発明では次のような構成とする。すなわち、請求項１では、直流電源を電源とし、１次コイルと２次コイルで構成される点火コイルを備え、当該点火コイルの１次側に１次コイル駆動用のスイッチング素子を有する点火装置において、前記１次コイル駆動用のスイッチング素子を複数個備え、当該スイッチング素子は制御部によりオンオフ制御されることでプッシュプル回路を構成し、当該プッシュプル回路によって１回の点火時期に複数個のスイッチング素子をオンオフさせることで交互に複数回点火を行うと共に、前記２次コイル側にはイオン電流検出回路を備え、放電終了のトリガ入力時に放電極性を判断し負極性の２次出力電圧で放電終了させる手段を設けたことを特徴とするイオン電流検出回路を有する多重放電型点火装置とする。上記構成において、イオン電流検出回路は２次コイルの低圧側に設けられ、当該イオン電流検出回路がイオン検出電源充電用ツェナダイオードとイオン検出電源コンデンサにより構成してもよい。
【発明の効果】
【０００７】
上記構成により、通常の電流遮断型点火装置の点火コイルの１次コイルをセンタタップ型として、スイッチング素子を２個配し、且つ点火コイル特性を高周波数対応とすることで、誘導性放電を出力電圧極性に交互に変えながら繰り返すことができる高出力エネルギーで、しかも出力電圧と繰り返し回数およびスイッチング周期を適宜変更することのできる自由度の高い多重放電型点火装置が安価に得られるものである。また、特殊な波形処理回路を必要としない安定的なイオン電流検出回路を有する多重放電型点火装置を安価に得られるものである。
【実施例】
【０００８】
図１には本発明の第１の実施例とする多重点火型点火装置の構成図を、図２は図１のイオン電流検出回路の１例を、図３には図１の各点における波形図をそれぞれ示す。図１と図２において、バッテリ電源１には直流電源２が接続され、直流電源２とセンタタップ型１次コイル１５のセンタタップ部が接続され、センタタップ型１次コイル１５の両端には交互にオン／オフする様に制御されるスイッチング素子１３と１４のコレクタが接続され、それぞれのエミッタは接地されている。スイッチング素子１３と１４のゲートはフリップフロップ等で構成される制御部４に接続され、当該制御部４は発振回路３に、当該発振回路３は入力保護抵抗１２を介したイグナイタ同期スイッチ１１に、当該イグナイタ同期スイッチ１１はイグナイタ入力１０に接続されている。前記発振回路３は発振回路用オペアンプ９と発振周波数用タイミング用抵抗Ｒ１、タイミング抵抗７と８、発振周波数用タイミングコンデンサＣ１から構成されている。上記構成においてスイッチング素子１３と１４と制御部４とはプッシュプル回路を構成している。また、前記点火コイルの２次コイル１６には点火プラグ１７が接続されている。
【０００９】
上記構成におけるスイッチング素子１３，１４を交互にオン／オフする制御は、点火信号をトリガとして作動を開始する発振回路３とフリップフロップ４より構成され、２次コイル出力電圧は発振回路３の発振周波数の１／２で発生するよう構成されている。
【００１０】
また、前記２次コイルの低圧側には次のようなイオン電流検出回路が備えられている。２次コイル１６の低圧側にイオン電流検出回路１８が接続されており、当該イオン電流検出回路１８の具体的な回路構成は図４に示されるようなものであり、２次コイル１６に接続されるイオン検出電源充電用ツェナダイオード１９と、当該ツェナダイオードに並列接続されるイオン電流検出電源コンデンサ２０−２０とダイオードで構成されている。
【００１１】
次に上記構成における動作について説明する。イグナイタ入力１０部分に点火信号が入力されると、発振回路３が１／（２＊Ｃ１＊Ｒ１）の周波数でパルス信号を出力し、フリップフロップ４へパルス信号を入力する。当該フリップフロップ４は入力されたパルス信号に対してスイッチング素子１３と１４のゲートに図２に示すような信号を入力する。
【００１２】
当該ゲート信号を入力されたスイッチング素子１３と１４は図２のように交互にオン／オフを繰り返し、センタタップ型の１次コイル１５にそれぞれＩ１−１及びＩ１−２の１次コイル電流を流す。都外Ｉ１−１及びＩ１−２は磁気結合された２次コイルから見ると互いに極性の異なる電流方向となっており、点火コイルの鉄心の磁束をリセットして、チャージする動作を繰り返す。この時図２のＶ２に示される通り、２次コイル１６には１／（２＊Ｃ１＊Ｒ１）の１／２の周波数で交流電圧が発生し、正／負極性の誘導性放電を繰り返すことができる。
【００１３】
このときスイッチング素子１３と１４のオンタイミングが重なるとＩ１―１及びＩ１−２の方向に同時に電流が流れることとなり、２次コイル出力エネルギの低下をまねくため、スイッチング素子１３と１４のオンタイミングの間にデッドタイムを設けることが望ましい。
【００１４】
また、発振回路３によって基本動作パルスを作成しフリップフロップ４でスイッチング素子１１３と１４の駆動パルスを作成することによって必然的にデッドタイムを設けることができ、スイッチング素子１３と１４のオンタイミングが重なることを避けることができる。なお、上記スイッチング素子はＩＧＢＴで構成してもよい。また、制御部４はＥＣＵと一体で構成してもよいし、又は専用ＩＣ上に構成してもよい。
【００１５】
次にイオン電流検出回路に関する動作を説明する。イオン電流検出回路１８中の検出電源用コンデンサ２０はスイッチング素子１４動作時に導通するイオン検出電源充電用ツェナダイオード１９のブレークダウン電圧によって充電されるが、スイッチング素子１３動作時においては２次コイルに発生する電圧極性が逆転するため、充電した電荷を放電し点火信号が入力されている間は検出用電源コンデンサ２０はスイッチング素子１３と１４の動作に応じて充放電を繰り返す。
【００１６】
点火信号の立ち下がり時に動作しているスイッチング素子１３と１４のいずれが動作しているかを判断し、スイッチング素子１４の動作タイミングから外れている場合、スイッチング素子１４の動作を追加して放電終了することによって検出電源用コンデンサ２０−２０を充電でき、イオン電流を検出することができる。上述のように本発明技術を適用することで、高出力多重点火装置若しくは高出力多重点火イオン電流検出回路を安価に提供できる。
【００１７】
以上のように、本発明の実施の形態について説明したが、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当該点火装置が必要なあらゆるエンジンに使用できるものであり、サイズにおいても用途に応じて適宜拡大縮小して使用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例とする回路図である
【図２】図１のイオン電流検出回路部分を示す
【図３】図１の各点の波形を示す
【符号の説明】
【００１９】
１    バッテリ電源
２    直流電源
３    発振回路
４    制御部
Ｃ１  発振周波数用タイミングコンデンサ
Ｒ１  発振周波数用タイミング抵抗
７、８  タイミング抵抗
９    オペアンプ
１０  イグナイタ入力
１１  イグナタ同期用スイッチ
１２  入力保護抵抗
１３、１４  １次コイル駆動用スッチング素子
１５  １次コイル
１６  ２次コイル
１７  点火プラグ
１８  イオン電流検出回路
１９  イオン検出電源充電用ツェナダイオード
２０  イオン検出電源コンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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