JP2001263211A - フルトランジスタ点火装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 イグニッションコイルの１次電流の通電時間
を各回転数毎に最適に制御し、低回転から高回転まで必
要最小限の１次電流通電時間を得ることができるフルト
ランジスタ点火装置を提供する。 【解決手段】 ２輪車用エンジンに用いられるフルトラ
ンジスタ点火装置であって、１次コイル１次電流制御部
２３は、違う時定数と逆の充放電タイミングとを持つ第
１および第２のＣＲ回路３１，３２と、各コンデンサＣ
１とＣ２との電圧を比較するコンパレータＣＰと、片方
のコンデンサＣ１に接続された補正回路３３などを備
え、高回転時には第１のＣＲ回路３１の信号波形が高電
圧方向に、第２のＣＲ回路３２の信号波形は補正回路３
３により逆に低電圧方向に移行して交差するタイミング
を早め、高回転時は低回転時に比べて早いタイミングで
通電してほぼ同じ時間だけイグニッションコイルの１次
コイルに１次電流を流す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの点火装
置に関し、特に無接点式のエンジン点火用フルトランジ
スタ点火装置に適用して有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジン点火用フルトランジスタ
点火装置は、イグニッションコイルの１次側に予め電流
（以降、１次電流と表現する）を通電させておき、イグ
ニッションコイルの１次側のエネルギーｗ＝（Ｌ×
Ｉ²）／２が高まったところで、イグニションコイルの
１次側に通電していた電流を急激に遮断し、イグニッシ
ョンコイルの１次側に逆起電力を誘起させ、その時にイ
グニッションコイルの２次側に発生した高電圧をスパー
クプラグに放電させ、エンジン内の混合気に着火させる
方式が用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のよう
なエンジン点火用フルトランジスタ点火装置において、
たとえばイグニッションコイルの１次電流のアナログ制
御は、図４（ａ：４輪用、ｂ：２輪用）に示すように４
輪はピックアップコイルが２輪用のものとは形状が違
い、また図５に示す１次電流制御回路のように、ピック
アップコイルとイグニッションコイルのスイッチング用
トランジスタとの間にダイオード、コンデンサおよび抵
抗からなる閉角度制御回路を接続し、ピックアップコイ
ルの発生電圧と、コンデンサに蓄えられる電荷でトラン
ジスタの動作点を変化させている。

【０００４】このような１次電流制御回路では、たとえ
ば図６に示すように、ピックアップコイルの発生電圧の
なかで低回転時においては、わずかな負電圧でトランジ
スタをＯＦＦさせることができたのに対して、高速時に
はより大きな負電圧側にトランジスタの作動電圧が移行
する。このため、トランジスタのＯＮ時間は、高速時に
なるにしたがって閉角度が増大し、ＯＮ時間が長くなっ
ていく。このようにシグナルジェネレータのピックアッ
プコイル自身の発生電圧が回転の上昇とともに増大する
ことを利用し、トランジスタの動作点を発生電圧の増大
とともに低下させることで閉角度制御を行い、高速時の
イグニションコイルの発生２次電圧の低下を防止してい
る。

【０００５】しかしながら、前記のような１次電流制御
回路を用いた１次電流のアナログ制御においても、イグ
ニッションコイルの通電時間は変わるものの、低回転か
ら高回転まで一定の時間だけイグニッションコイルに通
電することは難しく、低回転で必要以上に長時間１次電
流を流しているため、イグニッション保護回路を追加す
る必要があり、また無駄な電力を消費してしまうことが
考えられる。すなわち、エンジンの１回転の間にイグニ
ッションコイルに１次電流を流して切らなければならな
いので、イグニッションコイルに流せる時間はエンジン
の回転数で制限され、たとえば十分な２次電圧を発生す
るためには５ｍｓｅｃ程度の時間だけ１次電流を流す必
要があるが、低回転では６０ｍｓｅｃ程度などのように
長い時間電流を流している。

【０００６】また、２輪の場合（アナログ制御）、リラ
クタの幅で点火進角範囲を決定しているため、従来例の
ようなピックアップを採用することは難しいものとなっ
ている。

【０００７】そこで、本発明の目的は、イグニッション
コイルの１次電流の通電時間を各回転数毎に最適に制御
し、低回転から高回転まで必要最小限の１次電流通電時
間を得ることができ、これによって従来の２輪用ＡＣＧ
のフライホイールがそのまま利用でき、かつ通電開始タ
イミングを正確にして消費電力を抑えることができるフ
ルトランジスタ点火装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために、１次電流制御において、コンデンサと抵
抗のＣＲ時定数と、ＣＲ回路の周波数特性とを利用し、
そして比較制御と１周期毎の最適補正とを行うものであ
る。すなわち、本発明によるフルトランジスタ点火装置
は、それぞれ違う時定数と逆の充放電タイミングとを持
つ２組のＣＲ回路と、この２組のＣＲ回路のコンデンサ
の電圧を比較し、一方のＣＲ回路のコンデンサの電圧が
他方のＣＲ回路のコンデンサの電圧よりも高くなったと
きにイグニッションコイルのスイッチング用トランジス
タをＯＮして１次電流を通電するように制御する比較制
御手段と、片方のＣＲ回路のコンデンサに接続され、パ
ルサ信号を利用して各回転数毎に最適補正を行い、イグ
ニッションコイルに１次電流を通電する通電時間を最適
に制御する補正制御手段とを有するものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形
態であるフルトランジスタ点火装置を示す機能ブロック
図、図２は本実施の形態において、フルトランジスタ点
火装置を構成する１次コイル１次電流制御部を示す回路
図、図３は１次コイル１次電流制御部の要部における動
作波形を示すタイミング図である。

【００１０】まず、図１により、本実施の形態における
フルトランジスタ点火装置の構成の一例を説明する。本
実施の形態のフルトランジスタ点火装置は、たとえば２
輪車用エンジンに用いられ、ＡＣＧコイル１、パルサコ
イル２、制御回路３、イグニッションコイル４、スパー
クプラグ５などからなり、ＡＣＧコイル１およびパルサ
コイル２からの波形信号が制御回路３に入力され、また
この制御回路３にて発生された電圧がイグニッションコ
イル４の１次コイルに供給され、１次電流の遮断時に２
次コイルに発生された２次電圧がスパークプラグ５にて
放電されるように構成されている。

【００１１】制御回路３は、調整器／整流器１１、１次
コイル用電源部１２、制御回路用電源部１３、制御部１
４、パワートランジスタ１５などから構成されている。
制御部１４には、点火時期範囲制御部２１、進角制御回
路２２、１次コイル１次電流制御部２３などが設けられ
ている。

【００１２】調整器／整流器１１は、ＡＣＧコイル１の
入力端子に接続され、ＡＣＧコイル１から出力されたＡ
ＣＧ信号を入力として、このＡＣＧ信号による電流を整
流し、この整流された電圧は１次コイル用電源部１２お
よび制御回路用電源部１３に出力される。

【００１３】１次コイル用電源部１２は、調整器／整流
器１１の出力に接続され、調整器／整流器１１から出力
された電圧を入力として、この電圧に基づいてイグニッ
ションコイル４の一次コイルに供給するための電圧を発
生し、この電圧はイグニッションコイル４の一次コイル
が接続された出力端子に出力される。

【００１４】制御回路用電源部１３は、１次コイル用電
源部１２と並列に調整器／整流器１１の出力に接続さ
れ、調整器／整流器１１から出力された電圧を入力とし
て、この電圧に基づいて制御部１４を動作するための電
圧を発生し、この電圧は制御部１４の接続端子に出力さ
れる。

【００１５】制御部１４において、点火時期範囲制御部
２１は、制御部１４の接続端子を介してパルサコイル２
の入力端子に接続され、パルサコイル２から出力された
パルサ信号を入力として、このパルサ信号に基づいて点
火時期範囲信号を発生し、この点火時期範囲信号は進角
制御回路２２および１次コイル１次電流制御部２３に出
力される。

【００１６】進角制御回路２２は、点火時期範囲制御部
２１と並列に制御部１４の接続端子を介してパルサコイ
ル２の入力端子に接続されるとともに、点火時期範囲制
御部２１の出力に接続され、パルサコイル２から出力さ
れたパルサ信号と点火時期範囲制御部２１から出力され
た点火時期範囲信号とを入力として、このパルサ信号と
点火時期範囲信号とに基づいて進角制御信号を発生し、
この進角制御信号は１次コイル１次電流制御部２３に出
力される。

【００１７】１次コイル１次電流制御部２３は、点火時
期範囲制御部２１および進角制御回路２２と並列に制御
部１４の接続端子を介してパルサコイル２の入力端子に
接続されるとともに、点火時期範囲制御部２１の出力お
よび進角制御回路２２の出力にそれぞれ接続され、パル
サコイル２から出力されたパルサ信号と点火時期範囲制
御部２１から出力された点火時期範囲信号と進角制御回
路２２から出力された進角制御信号とを入力として、こ
のパルサ信号と点火時期範囲信号と進角制御信号とに基
づいて１次コイル１次電流制御信号を発生し、この１次
コイル１次電流制御信号は制御部１４の接続端子を介し
てパワートランジスタ１５のベースに出力される。

【００１８】パワートランジスタ１５は、ベースが１次
コイル１次電流制御部２３の出力につながる制御部１４
の接続端子に、コレクタがイグニッションコイル４への
出力端子に、エミッタが接地電圧にそれぞれ接続されて
いる。このパワートランジスタ１５は、１次コイル１次
電流制御部２３から出力された１次コイル１次電流制御
信号により制御され、１次コイル１次電流制御信号の電
圧レベルがｈｉｇｈの場合はパワートランジスタ１５が
ＯＮしてコレクタ電流が流れ、イグニッションコイル４
の１次コイルに１次電流が流れる。逆に、１次コイル１
次電流制御信号の電圧レベルがＬｏｗの場合はパワート
ランジスタ１５はＯＦＦとなる。

【００１９】次に、図２により、本実施の形態のフルト
ランジスタ点火装置を構成する１次コイル１次電流制御
部２３の構成の一例を詳細に説明する。本実施の形態の
１次コイル１次電流制御部２３は、複数のトランジスタ
ＴＲ１〜ＴＲ６（ＴＲ１，ＴＲ３，ＴＲ６はＮＰＮ型、
ＴＲ２，ＴＲ４，ＴＲ５はＰＮＰ型）、複数のコンデン
サＣ１，Ｃ２、複数の抵抗Ｒ１〜Ｒ２０、複数のダイオ
ードＤ１，Ｄ２、コンパレータＣＰなどからなり、パル
サコイル２から出力されたパルサ信号、点火時期範囲制
御部２１から点火時期範囲信号、進角制御回路２２から
進角制御信号がそれぞれ入力され、１次コイル１次電流
制御信号がパワートランジスタ１５に出力され、制御回
路用電源部１３から電源が供給されるように構成されて
いる。

【００２０】この１次コイル１次電流制御部２３におい
ては、特に、それぞれ違う時定数と逆の充放電タイミン
グとを持つ２組のＣＲ回路として、コンデンサＣ１およ
び抵抗Ｒ７〜Ｒ９からなる第１のＣＲ回路３１と、コン
デンサＣ２および抵抗Ｒ１０〜Ｒ１２からなる第２のＣ
Ｒ回路３２とを有し、さらにそれぞれのコンデンサＣ１
とコンデンサＣ２との電圧を比較し、コンデンサＣ１の
方の電圧がコンデンサＣ２の電圧よりも高くなったら、
イグニッションコイル４のスイッチングを担当している
パワートランジスタ１５をＯＮして１次コイルに１次電
流を通電するように制御するための比較制御手段として
のコンパレータＣＰが設けられている。

【００２１】この１次コイル１次電流制御部２３では、
それぞれのＣＲ回路の周波数特性の違いを利用して、コ
ンパレータＣＰのＯＮするタイミングを変化させること
ができるが、周波数特性だけを利用していては、低回転
から高回転まで最適な１次電流の通電時間を得ることが
できない。そこで、さらに片方のコンデンサＣ１に、パ
ルサ信号を利用して各回転数毎に最適補正を行い、イグ
ニッションコイル４の１次コイルに１次電流を通電する
通電時間を最適に制御するための補正制御手段として、
トランジスタＴＲ４および抵抗Ｒ１２からなる補正回路
３３が設けられている。

【００２２】以上のように構成される１次コイル１次電
流制御部２３の動作を、図３の動作波形を示すタイミン
グ図に基づいて説明する。この１次コイル１次電流制御
部２３には、パルサコイル２から出力されたパルサ信号
がノードＡに入力されている。このパルサ信号は、進角
制御を行う範囲の最も進角した最進角時と最も遅角した
最遅角時とにパルサコイルにより発生するパルス波で、
最進角時に正であり、最遅角時に負になる各単パルス波
状の波形である。

【００２３】この最進角時に正、最遅角時に負になる各
単パルス波状のパルサ信号に基づいて、第１のＣＲ回路
３１、第２のＣＲ回路３２においてそれぞれ充放電が行
われる。一方の第１のＣＲ回路３１においては、ノード
Ｂの電圧波形のように、負のパルス波の発生タイミング
で充電を開始して、正のパルス波が発生するまで充電を
し続ける。そして、正のパルス波の発生タイミングで放
電に切り換わり、負のパルス波が発生するまで放電をし
続ける。この際に、充電は、トランジスタがＴＲ１，Ｔ
Ｒ２がＯＮしてコンデンサＣ１と分圧用の抵抗Ｒ８，Ｒ
９との時定数により決定される。また、放電は、トラン
ジスタＴＲ３がＯＮしてコンデンサＣ１と抵抗Ｒ７との
時定数により決定される。

【００２４】他方の第２のＣＲ回路３２においては、ノ
ードＣの電圧波形のように、正のパルス波の発生タイミ
ングで充電を開始して、負のパルス波が発生するまで充
電をし続ける。そして、負のパルス波の発生タイミング
で放電に切り換わり、正のパルス波が発生するまで放電
をし続ける。この際に、充電は、トランジスタがＴＲ
１，ＴＲ２がＯＮしてコンデンサＣ２と分圧用の抵抗Ｒ
１０，Ｒ１１との時定数により決定される。また、放電
は、トランジスタＴＲ４がＯＮしてコンデンサＣ２と抵
抗Ｒ１２との時定数により決定される。

【００２５】以上のように変化するノードＢ，Ｃの各信
号がコンパレータＣＰに入力することから、コンパレー
タＣＰはノードＢの信号レベルがノードＣの信号レベル
を超えたときに信号を出力する。このコンパレータＣＰ
から信号が出力されている間、トランジスタＴＲ５がＯ
Ｎし、このときの信号がパワートランジスタ１５の制御
信号となり、パワートランジスタ１５のＯＮのときには
イグニッションコイル４の１次コイルに１次電流が流
れ、逆にＯＦＦのときには１次電流は流れることがな
い。

【００２６】この際、イグニッションコイル４の１次コ
イルに流れる１次電流波形は図３のようになる。すなわ
ち、１周期毎に、信号Ｂと信号Ｃとが交差したタイミン
グから電流が増加して所定の電流で一定となる、この一
定時間、たとえば５ｍｓｅｃ程度の間だけ電流がイグニ
ッションコイル４の１次コイルに流れる。この一定時間
が経過し、１次電流が遮断したタイミングが点火時期に
なる。また、１次電流をＬｏｗレベルにしてから信号Ｂ
と信号Ｃとが交差するまでの時間が１次電流ＯＦＦ時間
である。

【００２７】また、信号Ｂと信号Ｃとの交差のタイミン
グは、第１のＣＲ回路３１と第２のＣＲ回路３２との互
いの電圧波形を比較して得られるため、エンジンの回転
数に応じて変化する。すなわち、高回転時には、図３に
一点鎖線で示すように、ノードＢの波形が高電圧方向に
移行し、またノードＣの波形は補正回路３３により逆に
低電圧方向に移行し、信号Ｂと信号Ｃとが交差するタイ
ミングが早まり、進角制御されることになる。すなわ
ち、信号Ｃについては、補正回路３３がない場合は信号
Ｂと同じように高電圧方向に移行するが、パルサ信号を
利用したトランジスタＴＲ４と抵抗Ｒ１２からなる補正
回路３３を設けることで、パルサの発生する正側の信号
が発生したときに一瞬、トランジスタＴＲ４をＯＮして
抵抗Ｒ１２を接続し、時定数を変化させて放電を行い、
回転の上昇で電圧波形を下げることができる。これによ
り、高回転時の１次電流波形は、低回転時（実線）に比
べて電流が増加するタイミングが早くなり、低回転時に
比べて早いタイミングで通電してほぼ同じ５ｍｓｅｃ程
度の時間だけイグニッションコイル４の１次コイルに１
次電流を流すことができる。

【００２８】このようにして、低回転から高回転まで各
回転数毎に補正された最適時間だけ、イグニッションコ
イル４の１次コイルに１次電流を通電させておき、イグ
ニッションコイル４の１次コイルのエネルギーが高まっ
たところで、イグニションコイル４の１次コイルに通電
していた１次電流を急激に遮断し、イグニッションコイ
ル４の１次コイルに逆起電力を誘起させ、その時にイグ
ニッションコイル４の２次コイルに発生した高電圧をス
パークプラグ５に放電させ、エンジン内の混合気に着火
させることができる。

【００２９】従って、本実施の形態のフルトランジスタ
点火装置によれば、第１のＣＲ回路３１および第２のＣ
Ｒ回路３２と、それぞれのコンデンサＣ１とコンデンサ
Ｃ２との電圧を比較するコンパレータＣＰと、片方のコ
ンデンサＣ１に接続された補正回路３３とを含む１次コ
イル１次電流制御部２３を備えることにより、１次電流
の通電時間を各回転数毎に最適に補正し、この１次電流
の通電時間を最適に制御することができる。よって、低
回転から高回転まで必要最小限の１次電流通電時間を得
ることができる。

【００３０】本発明は前記実施の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変更可能で
あることはいうまでもない。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のフルトラ
ンジスタ点火装置によれば、以下のような効果を得るこ
とができる。

【００３２】（１）それぞれ違う時定数と逆の充放電タ
イミングとを持つ２組のＣＲ回路と、この２組のＣＲ回
路のコンデンサの電圧を比較制御する比較制御手段と、
パルサ信号を利用して各回転数毎に最適補正を行い、イ
グニッションコイルに１次電流を通電する通電時間を最
適に制御する補正制御手段とを有することで、１次電流
の通電時間を各回転数毎に最適に制御することができる
ので、低回転から高回転まで必要最小限の１次電流通電
時間を得ることが可能となる。

【００３３】（２）前記（１）により、従来の２輪用Ａ
ＣＧのフライホイールをそのまま利用することが可能と
なる。

【００３４】（３）前記（１）により、比較制御と１周
期毎の最適補正によって通電開始タイミングが正確であ
り、消費電力を抑えることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態であるフルトランジスタ
点火装置を示す機能ブロック図である。

【図２】本発明の一実施の形態において、フルトランジ
スタ点火装置を構成する１次コイル１次電流制御部を示
す回路図である。

【図３】本発明の一実施の形態において、１次コイル１
次電流制御部の要部における動作波形を示すタイミング
図である。

【図４】（ａ），（ｂ）は本発明の前提となるフルトラ
ンジスタ点火装置において、ピックアップコイルと２輪
用フライホイールを示す説明図である。

【図５】本発明の前提となるフルトランジスタ点火装置
において、１次電流制御回路を示す回路図である。

【図６】本発明の前提となるフルトランジスタ点火装置
において、低速時と高速時における動作波形を示すタイ
ミング図である。

【符号の説明】

１ ＡＣＧコイル ２ パルサコイル ３ 制御回路 ４ イグニッションコイル ５ スパークプラグ １１ 調整器／整流器 １２ １次コイル用電源部 １３ 制御回路用電源部 １４ 制御部 １５ パワートランジスタ ２１ 点火時期範囲制御部 ２２ 進角制御回路 ２３ １次コイル１次電流制御部 ３１ 第１のＣＲ回路 ３２ 第２のＣＲ回路 ３３ 補正回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ違う時定数と逆の充放電タイミ
   ングとを持つ第１のＣＲ回路および第２のＣＲ回路と、 前記第１のＣＲ回路のコンデンサの電圧と前記第２のＣ
   Ｒ回路のコンデンサの電圧とを比較し、前記第１のＣＲ
   回路のコンデンサの電圧が前記第２のＣＲ回路のコンデ
   ンサの電圧よりも高くなったときにイグニッションコイ
   ルのスイッチング用トランジスタをＯＮして１次コイル
   に電流を通電するように制御する比較制御手段と、 前記第２のＣＲ回路のコンデンサに接続され、パルサ信
   号を利用して各回転数毎に最適補正を行い、前記イグニ
   ッションコイルの１次コイルに電流を通電する通電時間
   を最適に制御する補正制御手段と、を有することを特徴
   とするフルトランジスタ点火装置。