JP2006063901A - 内燃機関用点火装置の下限速度域における点火動作制御方法と点火動作制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の正常回転動作時と、停止もしくは逆転回転動作時との、発電コイルの出力電圧波形の変化により、内燃機関の回転動作の停止もしくは逆転の発生を感知し、もって内燃機関の逆転運転発生を確実に防止して、機関の安全性を高めることを目的とする。
【解決手段】内燃機関の回転動作が不安定である設定された下限速度域において、発電コイル６の出力電圧Ｅと同相の信号電圧Ｆを出力する信号コイル１３を設け、出力電圧Ｅおよび信号電圧Ｆの正規出力部分の後に出力される余剰電圧分ｅ３および余剰信号電圧分ｆ３との関係から、内燃機関の回転動作状態を判断し、逆転発生および停止時には、点火動作を停止して、内燃機関の運行の安全性を確保する。
【選択図】図１

Description

本発明は、容量放電型の内燃機関用点火装置の下限速度域における点火動作制御方法と点火動作制御装置に関するものである。

内燃機関の安全で効率の良い運転、燃料消費率の低減、そして排気ガスの浄化を得るため、点火時点を所望する時点に正確に制御することが強く要求されるので、点火時点の制御をマイコン（マイクロコンピュータ）を用いて行うようにした従来技術が提案されている。

上記した従来技術は、発電コイル（エキサイタコイル）の出力電圧を直流電圧に変換する電源回路を設け、この電源回路をマイコンの電源とし、また機関の低速時には、パルサコイルから与えられる低速時点火位置信号により点火信号を与えるように構成したものである。

この構成により、バッテリを用いずにマイコンを動作させることができると共に、マイコンを動作させ得る電圧が得られない機関の低速時においても、点火動作を行わせることができる、と云う優れた機能を発揮する。
特公平７−２６６０２号公報

しかしながら、上記した従来技術にあっては、内燃機関の回転動作が不安定である設定された下限域速度以下の下限速度域でも、設定されたタイミングで点火動作を行うので、内燃機関の回転動作が停止もしくは逆転したとしても点火動作が行われてしまい、種々の重大な不都合が発生する、と云う問題があった。

また、内燃機関に取付けられた高圧磁石発電機にあっては、発電コイルを巻装した鉄心コアが、そのコア端面を、フライホイールに埋設された永久磁石の磁極面に対向させて、所望する正規の電圧を誘起した後、この正規の電圧とは別に余剰電圧を発生する。

この余剰電圧分は、内燃機関が正常に回転動作している状態では、鉄心コアのコア端面が永久磁石の磁極面から離れて行くときに、小さな電圧として誘起されるのであるが、内燃機関が逆転した状態では、離れて行くはずの鉄心コアのコア端面と永久磁石の磁極面とが、再び対向することになるので、大きな電圧として誘起される。

そこで、本発明は、上記した従来技術における問題点を解消すべく創案されたもので、内燃機関の正常回転動作時と、停止もしくは逆転回転動作時との、発電コイルの出力電圧波形の変化により、内燃機関の回転動作の停止もしくは逆転の発生を感知することを技術的課題とし、もって内燃機関の逆転運転発生を確実に防止して、機関の安全性を高めることを目的とする。

上記技術的課題を解決する本発明の内、請求項１記載の発明の手段は、
二次側に点火栓を接続した点火コイルと、内燃機関により駆動される高圧磁石発電機内の発電コイルと、点火コイルの一次側に設けられて、発電コイルの出力電圧の順電圧分で充電される充電コンデンサと、点火信号の入力により導通して、充電コンデンサの電荷を点火コイルの一次コイルに放電させる放電用スイッチング素子と、を有する容量放電型内燃機関用点火回路に、出力電圧の順電圧分が、継続した点火動作を得ることができる電圧値として、予め設定した周期検出電圧値に達した点火時期算出開始時点で発生させた周期検出信号に従って、回転速度を算出すると共に、この算出した回転速度に対応した時間信号である点火時期信号を決定する点火時期演算信号を作成し、また逆電圧分電圧検知部からの電圧信号により、出力電圧の遅れ側逆電圧分がピーク電圧値に達したピーク検出時点でピーク電圧検出信号を発生させ、さらに点火信号を出力するマイコン部を有する点火時点制御装置を組付けた内燃機関用点火装置の内燃機関の回転動作が不安定である設定された下限域速度以下の下限速度域における点火動作制御方法であること、
発電コイルの遅れ側逆電圧分の後に現れる余剰電圧分の値として、内燃機関の正常回転動作時の最大値よりも十分に大きく、かつ逆転発生時の範囲内の値である逆転電圧値を設定すると共に、発電コイルの出力電圧と同相で出力される信号コイルの信号電圧の、遅れ側信号逆電圧分の後に現れる余剰信号電圧分の値として、内燃機関のキックバックエリア外の、このキックバックエリアの下限に近い進角角度に対応する値である検知電圧値を設定しておくこと、
余剰信号電圧分の値が検知電圧値に達した余剰検知時点に、余剰電圧分の値が、逆転電圧値に達していないことにより、点火信号を放電用スイッチング素子に出力すること、
にある。

この請求項1記載の発明にあっては、容量放電型内燃機関用点火装置の発電コイルの出力電圧から、周期検出信号およびピーク電圧検出信号を得、この周期検出信号から得られた点火時期信号、およびピーク電圧検出信号に従って、点火信号を出力することを点火動作の基本動作とする点火制御方法において、下限速度域だけでは、内燃機関の回転速度に関係なく、信号電圧の余剰信号電圧分の値が検知電圧値に達したことと、この余剰信号電圧分の値が検知電圧値に達した余剰検知時点に、出力電圧の余剰電圧分の値が逆転電圧値に達していないこととにより、点火動作を行うようにしているのである。

余剰信号電圧分の値が検知電圧値に達したと云うことは、内燃機関の上死点に対して、ピストンが、キックバックエリア外の、キックバックエリアの下限に近い進角角度位置、と云う確かな位置に位置していることを意味しており、それゆえこの余剰検知時点で点火動作を行うことにより、内燃機関の回転動作は、確実に正常回転動作となるのである。

発電コイルの出力電圧と信号コイルの信号電圧とは同相であるので、信号電圧の余剰信号電圧分の検知電圧値が検知される余剰検知時点には、出力電圧の余剰電圧分も出力されているが、余剰信号電圧分が検知電圧値に達したにもかかわらず、余剰電圧分が逆転電圧値に達していないと云うことは、内燃機関が正常に回転動作していると判断できる。

これとは別に、余剰信号電圧分が検知電圧値に達した余剰検知時点に、余剰電圧分が逆転電圧値に達している場合には、余剰電圧分が異常に大きくなっていることを意味しているので、内燃機関の回転動作に逆転が発生したと判断し、同様に余剰信号電圧分が検知電圧値に達しない場合には、内燃機関の回転動作が停止したと判断し、点火信号を出力しない。

また、本発明の内、請求項２記載の発明の手段は、
二次側に点火栓を接続した点火コイルと、内燃機関により駆動される高圧磁石発電機内の発電コイルと、点火コイルの一次側に設けられて、発電コイルの出力電圧の順電圧分で充電される充電コンデンサと、点火信号の入力により導通して、充電コンデンサの電荷を点火コイルの一次コイルに放電させる放電用スイッチング素子と、を有する容量放電型内燃機関用点火回路に、出力電圧の順電圧分が、継続した点火動作を得ることができる電圧値として、予め設定した周期検出電圧値に達した点火時期算出開始時点で発生させた周期検出信号に従って、回転速度を算出すると共に、この算出した回転速度に対応した時間信号である点火時期信号を決定する点火時期演算信号を作成し、また逆電圧分電圧検知部からの電圧信号により、出力電圧の遅れ側逆電圧分がピーク電圧値に達したピーク検出時点でピーク電圧検出信号を発生させ、さらに点火信号を出力するマイコン部を有する点火時点制御装置を組付けた内燃機関用点火装置の下限速度域における点火動作制御装置であること、
発電コイルと同一鉄心コアの、発電コイルと組合わさって高圧磁石発電機を構成する永久磁石の移動ラインに沿って、発電コイルが巻装された脚部よりも下流側に位置した脚部に巻装された、発電コイルの出力電圧と同相の信号電圧を出力する信号コイルを有すること、
出力電圧の遅れ側逆電圧分の後に現れる余剰電圧分を検出してマイコン部に出力する余剰電圧分電圧検出部を有すること、
信号電圧の遅れ側信号逆電圧分の後に現れる余剰信号電圧分を検出してマイコン部に出力する信号電圧分検出部を有すること、
マイコン部を、出力電圧の余剰電圧分の値として、内燃機関の正常回転動作時の最大値よりも十分に大きく、かつ逆転発生時の範囲内の値である逆転電圧値を設定すると共に、信号電圧の余剰信号電圧分の値として、内燃機関のキックバックエリア外の、このキックバックエリアの下限に近い進角角度に対応する値である検知電圧値を設定し、内燃機関の回転動作が不安定である設定された下限域速度以下の下限速度域で、余剰信号電圧分の値が検知電圧値に達した余剰検知時点に、余剰電圧分の値が、逆転電圧値に達していないことにより、点火信号を放電用スイッチング素子に出力するものとすること、
にある。

この請求項２記載の発明にあっては、容量放電型内燃機関用点火装置の発電コイルの出力電圧から、周期検出信号とピーク電圧検出信号を得、この周期検出信号から得られた点火時期信号、またはピーク電圧検出信号に従って点火信号を出力する点火時点制御装置において、内燃機関の回転速度に関係なく、余剰検知時点における、余剰電圧分電圧検出部で検出した余剰電圧分と、信号電圧分電圧検出部で検出した余剰信号電圧分と、予め設定した検知電圧値と、逆転電圧値との突合せにより点火動作を行う。

逆電圧分電圧検出部と、余剰電圧分電圧検出部と、そして信号電圧分電圧検出部を別々に構成したので、各検出部の構成を簡単なものとすることができ、また遅れ側逆電圧分の信号、余剰電圧分の信号、そして余剰信号電圧分の信号のそれぞれを、精度良く明確に検出してマイコン部に与えることができる。

単一の鉄心コアの異なる脚部に発電コイルと信号コイルとを巻装したので、鉄心コイルの数を増やす必要がなく、設けられる高圧磁石発電機の構成が複雑化することはない。

信号コイルを、発電コイルと同じ鉄心コアに巻装組付けしたので、当然のこととして、信号コイルが誘起する信号電圧は、発電コイルが誘起する出力電圧と完全に同相となる。

また、信号コイルを、永久磁石の移動ラインに沿って、発電コイルよりも下流側に位置させたので、余剰信号電圧分を比較的大きな電圧信号として得ることができる。

本発明は、上記した構成となっているので、以下に示す効果を奏する。
請求項１記載の発明にあっては、内燃機関の回転速度と関係なく、キックバックエリア外の、キックバックエリア下限に近い進角角度位置と云う、きわめて確かな位置で点火動作を行うので、キックバックのない安定して確実な正常回転動作を得ることができ、これにより下限速度域で、内燃機関の安全な点火動作を得ることができる。

内燃機関の回転速度に関係なく、出力電圧の余剰電圧分と信号電圧の余剰信号電圧分との関係、および余剰信号電圧分の有無とのより、内燃機関の回転動作の正常か否かを判断することができるので、内燃機関の回転動作の良否が簡単にかつ正確に検出されることになる。

請求項２記載の発明にあっては、発電コイルと信号コイルとを同じ鉄心コアに巻装したので、高圧磁石発電機の構造を複雑化することがなく、製造価格の上昇を抑えることができる。

また、発電コイルと信号コイルとを同じ鉄心コアに巻装したので、出力電圧と同相の信号電圧を簡単に得ることができると共に、余剰検知時点を得るための検知電圧値を、無理なく安全に設定することができ、これにより内燃機関の回転動作の良否の判断が、簡単に正確に行われることになる。

逆電圧分電圧検出部と、余剰電圧分電圧検出部と、そして信号電圧分電圧検出部を別々に構成したので、それぞれの構成を簡単なものとすることができると共に、それぞれの信号を精度良く確実にえることができ、これによりマイコン部による点火動作制御が精度の高いものとなる。

以下、本発明の好ましい実施例を、図面を参照しながら説明する。
図１は、容量放電型点火回路と組合わさって内燃機関用点火装置を構成する、本発明による点火時点制御装置１の回路構成を示す回路図で、点火時点制御装置１は、定電圧電源部２とマイコン部３と周期信号発生部４と逆電圧分電圧検出部５と余剰電圧分電圧検出部１０と信号電圧分電圧検出部１１から構成されている。

点火時点制御装置１が組付けられる容量放電型点火回路は、二次側に点火栓９を接続している点火コイル８と、内燃機関により駆動される高圧磁石発電機を構成する発電コイル６と、点火コイル８の一次側に設けられて、発電コイル６の出力電圧Ｅの順電圧分ｅ１で充電される充電コンデンサｃ６と、この充電コンデンサｃ６の電荷を導通により点火コイル８の一次コイルに放電させる、放電用スイッチング素子７と、発電コイル６を一方の脚部に巻装したコの字状鉄心コア１２（図８参照）の、他方の脚部に巻装された信号コイル１３とを有して構成されている。

信号コイル１３が巻装された鉄心コア１２の脚部は、フライホイール１４の周端部に埋設固定されて高圧磁石発電機を構成する永久磁石１５の移動ラインに沿って、発電コイル６が巻装された脚部よりも下流側に位置（図８参照）している。

発電コイル６に誘起した出力電圧Ｅの順電圧分ｅ１は、充電用ダイオードｄ２を通って充電コンデンサｃ6に充電され、この充電コンデンサｃ6に充電された電荷は、放電エネルギー回生用ダイオードｄ６を逆並列接続し、ゲート安定化抵抗ｒ８を接続したサイリスタである放電用スイッチング素子７のトリガにより点火コイル８の一次コイルに放電され、これにより点火コイル８の二次コイルに高電圧を誘起して点火栓９に火花放電を発生させて、内燃機関を点火動作させる。

なお、放電用スイッチング素子７と並列に接続された放電用抵抗ｒ２０は、何らかの原因により点火動作が失火した際の、充電コンデンサｃ６の充電電荷を放電するためのものである。

点火時点制御装置１の定電圧電源部２は、発電コイル６の出力電圧Ｅの逆電圧分ｅ２（図２参照）を充電して、一定電圧値の出力を、マイコン部３、周期信号発生部４、逆電圧分電圧検出部５、余剰電圧分電圧検出部１０、そして信号電圧分電圧検出部１１に供給するもので、整流ダイオードｄ３で整流された発電コイル６の出力電圧Ｅの逆電圧分ｅ２を、電流制限抵抗ｒ１を通して、過電圧防止用ツェナーダイオード２２を並列接続している電源コンデンサｃ１に充電し、この充電電圧が予め設定された一定電圧値に達すると、ベースに電圧安定化ツェナーダイオード２１とベース抵抗ｒ２とを接続した電圧安定化トランジスタ２０が導通して、一定電圧を出力する。

この定電圧電源部２の一定電圧値は、マイコン部３のマイコン３０の動作可能電圧の上限値に近い値、具体的には５Ｖに設定されており、これにより定電圧出力信号中にサージノイズが侵入したとしても、このサージノイズの影響を受けないようにしている。

マイコン部３は、マイコン３０とリセットＩＣ３２とから構成されていて、定電圧電源部２の出力端子に並列に挿入接続されたリセットＩＣ３２は、安定した動作を確実に得るために出力を遅延させる遅延用コンデンサｃ７を接続し、リセットノイズ除去用コンデンサｃ３を接続した出力端子を、マイコン３０のリセットポートに接続し、定電圧電源部２の出力電圧値が予め設定した一定値に達したことを検出して、マイコン３０を立ち上げる。

クロック発生部３１を組付けたマイコン３０は、電源ノイズ除去用コンデンサｃ２を介して定電圧電源部２から定電圧信号を入力し、点火信号供給用抵抗ｒ３を介して点火信号ｓ４を、放電用スイッチング素子７に出力する。

周期信号発生部４は、定電圧電源部２から定電圧信号を、波形整形用抵抗ｒ５を介して、ベース・エミッタ間に給電用抵抗ｒ１２を接続した信号発生トランジスタ４０に与えておき、信号発生トランジスタ４０のベースに接続された検出ツェナーダイオード４１と電圧検出抵抗ｒ４との直列回路により、発電コイル６の出力電圧Ｅの順電圧分ｅ１が、予め設定した周期検出電圧値ｖ１を越えたならば、信号発生トランジスタ４０をオンさせ、この信号発生トランジスタ４０と波形整形用抵抗ｒ５との接続点の電位を、保護用抵抗ｒ１０とｒ１１との直列回路を介して周期検出信号ｓ１としてマイコン部３に出力する。

なお、信号発生トランジスタ４０と波形整形用抵抗ｒ５との直列回路には、ノイズ除去用ダイオードｄ１とノイズ除去用コンデンサｃ４との直列回路が並列接続されており、検出ツェナーダイオード４１には電位安定用抵抗ｒ９とサージ吸収コンデンサｃ８が接続されている。

逆電圧分電圧検出部５は、発電コイル６の出力電圧Ｅの遅れ側逆電圧分ｅ２を、電圧設定用分圧抵抗ｒ６とｒ７との直列回路に加え、両電圧設定用分圧抵抗ｒ６、ｒ７の分圧点の電圧を電圧信号ｓ６として、マイコン部３に出力する。なお、両電圧設定用分圧抵抗ｒ６、ｒ７の分圧点とアースとの間には、ノイズ除去用コンデンサｃ５を接続し、同じく分圧点とマイコン部３０との間には保護抵抗ｒ１３が、そして分圧点と定電圧電源部２との間にはノイズ除去用ダイオードｄ７がそれぞれ接続されている。

余剰電圧分電圧検出部１０は、整流ダイオードｄ８を介して入力した、発電コイル６の出力電圧Ｅの遅れ側逆電圧分ｅ２の後に現れる余剰電圧分ｅ３（図３および４参照）を、電圧設定用分圧抵抗ｒ１４とｒ１５との直列回路に加え、両電圧設定用分圧抵抗ｒ１４、ｒ１５の分圧点の電圧を余剰電圧信号ｓ７として、マイコン部３に出力する。なお、両電圧設定用分圧抵抗ｒ１４、ｒ１５の分圧点とアースとの間には、ノイズ除去用コンデンサｃ９を接続し、同じく分圧点とマイコン部３０との間には保護抵抗ｒ１６が、そして分圧点と定電圧電源部２との間にはノイズ除去用ダイオードｄ９がそれぞれ接続されている。

信号電圧分電圧検出部１１は、整流ダイオードｄ１０を介して入力した、信号コイル１３の信号電圧Ｆ（図３および４参照）の遅れ側信号逆電圧分ｆ２の後に現れる余剰信号電圧分ｆ３を、電圧設定用分圧抵抗ｒ１７とｒ１８との直列回路に加え、両電圧設定用分圧抵抗ｒ１７、ｒ１８の分圧点の電圧を余剰信号電圧信号ｓ８として、マイコン部３に出力する。なお、両電圧設定用分圧抵抗ｒ１７、ｒ１８の分圧点とアースとの間には、ノイズ除去用コンデンサｃ１０を接続し、同じく分圧点とマイコン部３０との間には保護抵抗ｒ１９が、そして分圧点と定電圧電源部２との間にはノイズ除去用ダイオードｄ１１がそれぞれ接続されている。

周期信号発生部４で設定した周期検出電圧値ｖ１は、内燃機関を安定して起動させることができる回転速度域になって得られる順電圧分ｅ１の値に従って、例えば４０Ｖ程度に設定されるが、この順電圧分ｅ１の値が周期検出電圧値ｖ１に達するのと前後して、定電圧電源部２の定電圧出力信号が出力されるので、周期検出信号ｓ１の出力とほぼ同時にマイコン３０が立ち上げられる。

マイコン３０は、周期検出信号ｓ１が入力されると、この入力時点を点火時期算出開始時点ｔ１として、次の点火時期算出開始時点ｔ１までの時間を測定して回転速度を演算し、この演算した回転速度に対応した点火時期を、予め記憶した多数のデータの中から選定して、この次の点火時期算出開始時点ｔ１が位置するサイクルの点火時期演算信号ｓ５を作成する。

また、マイコン３０は、逆電圧分電圧検出部５から電圧信号ｓ６が入力されると、これをＡ／Ｄコンバータに入力し、遅れ側逆電圧分ｅ２の電圧値がピーク電圧値ｖ２に達したことを検出するピーク電圧検出信号ｓ２をピーク検出時点ｔ３に、また内燃機関の上死点にできる限り近く位置し、かつ確実に検出できる値、例えば０．３Ｖに設定された起動電圧値ｖ３に達したことを検出する起動電圧検出信号ｓ３を起動時点ｔ２に出力する。

そして、マイコン３０は、測定した回転速度が下限域速度ｘ以下の下限速度域にある場合には、余剰電圧分電圧検出部１０から余剰電圧分ｅ３の検出信号である余剰電圧信号ｓ７が、および信号電圧分電圧検出部１１から余剰信号電圧分ｆ３の検出信号である余剰信号電圧信号ｓ８が入力されると、これをＡ／Ｄコンバータに入力し、余剰信号電圧分ｆ３が予め設定された検知電圧値ｖ４に達した余剰検知時点ｔ４に、余剰電圧分ｅ３が予め設定された逆転電圧値ｖ５に達したかどうかを判断する。

余剰検知時点ｔ４に余剰電圧分ｅ３が逆転電圧値ｖ５に達していない場合には、マイコン部３０は、内燃機関の回転動作に逆転が発生しておらず、正常に回転していると判断して、点火信号ｓ４を放電用スイッチング素子７に出力する。

次に、点火装置の動作を、起動時から順に説明する。
内燃機関を回転させて、定電圧電源部２から一定電圧が出力されると、これをリセットＩＣ３２が検知して、マイコン３０を、そのリセットを解除して立ち上げるので、マイコン３０は、初期設定を行ってから待機状態に入る。

この状態から（以下、図２参照）、最初の周期検出信号ｓ１が入力されると、これに従って直後に入力される電圧信号ｓ６から、予め設定した起動電圧値ｖ３を検出して起動電圧検出信号ｓ３を発生させ、この起動電圧検出信号ｓ３の発生に従って、直ちに点火信号ｓ４を点火回路の放電用スイッチング素子７に出力して点火動作を行い、内燃機関を安全にかつ確実に起動させる。

この点火時点を起動時点ｔ２とした点火動作は、ケッチンを起こすことなく安全にかつ確実に行われるので、回転動作が必ずしも安定しない起動し始めの時期、すなわち起動モード時には、予め設定した時間または速度設定した下限域速度ｘ（例えば、１５００ｒｐｍ）以下の下限速度域で、点火時点を起動時点ｔ２にして運転する。

起動モード経過後に、内燃機関の回転速度が下限域速度ｘ以下の下限速度域にあると、余剰信号電圧分ｆ３が検知電圧値ｖ４に達した余剰検知時点ｔ４で、余剰電圧分ｅ３が逆転電圧値ｖ５に達するかどうかを検出する。

余剰検知時点ｔ４に余剰電圧分ｅ３が逆転電圧値ｖ５に達していない場合には、内燃機関が正常に回転していると判断して、マイコン３０から点火信号ｓ４を出力して（図３参照）、点火動作を行う。

すなわち、図３における出力電圧Ｅの余剰電圧分ｅ３、および信号電圧Ｆの余剰信号電圧分ｆ３は、図８に示すように、内燃機関が正常に回転して、フライホイール１４に埋設された永久磁石１５の磁極面が鉄心コア１２のコア端面から離れて行く時に、わずかに誘起されるものであるので、この余剰電圧分ｅ３が間違いなく小さな値であることを、余剰信号電圧分ｆ３を利用して検出し、これにより内燃機関が正常に回転していると判断するのである。

反対に、余剰検知時点ｔ４に余剰電圧分ｅ３が逆転電圧値ｖ５に達した場合には、内燃機関に逆転が発生したと判断し、また余剰信号電圧分ｆ３が検知電圧値ｖ４に達しないで、余剰検知時点ｔ４を決定することができない場合には、内燃機関が停止したと判断して、マイコン３０から点火信号ｓ４は出力されず（図４参照）、点火動作は行われない。

すなわち、内燃機関に逆転が発生すると、フライホイール１４は、図８の位置の直前から逆方向に回転することになり、このため永久磁石１５の磁極面と鉄心コア１２のコア端面とが対向する、遅れ側逆電圧分ｅ２および遅れ側信号逆電圧分ｆ２を誘起した位置に近づくことになるので、この時の余剰電圧分ｅ３および余剰信号電圧分ｆ３は、図４に示すように、遅れ側逆電圧分ｅ２および遅れ側信号逆電圧分ｆ２を逆転させた程度近くの大きさとなり、このため少なくとも余剰検知時点ｔ４までには、余剰電圧分ｅ３が逆転電圧値ｖ５に達するので、これにより内燃機関に逆転が発生したと判断することができるのである。

このように、フライホイール効果が充分に発揮されないと共に、内燃機関の回転が必ずしも安定しない、内燃機関の回転速度が下限域速度ｘ以下の下限速度域では、内燃機関の回転速度に関係なく、キックバックエリア外の、キックバックエリアの下限に近い進角角度（例えば、上死点前５°）位置と云う確かな位置を点火時点として点火動作を行い、これにより内燃機関は、高い確実性で安全に点火動作を持続することになる。

また、この下限速度域で、万が一、内燃機関の回転動作に逆転または停止が発生したとしても、この場合には、点火動作を停止させるので、不都合な事態の発生を未然に防止することができる。

内燃機関の回転速度が、回転動作が安定する下限域速度ｘから、負荷を結合しても良い速度として予め設定した通常域速度ｙ（例えば、４０００ｒｐｍ）までの速度範囲に上昇したならば、図５に示すように、ピーク電圧値ｖ２を検出したピーク電圧検出信号ｓ２が出力されるピーク検出時点ｔ３のすぐ後に、点火信号ｓ４を出力する。

この、下限域速度ｘから通常域速度ｙまでの速度範囲では、上記したように、点火時点はピーク検出時点ｔ３のすぐ後となるのであるが、この“ピーク検出時点ｔ３のすぐ後”とは、“ピーク電圧検出を確認してから”を意味しており、この確認処理は、回転速度が低いほど長くなるように設定し、これによりこの速度範囲での点火時点のわずかな進角を得るようにしている。

内燃機関の回転速度が、負荷を結合して稼動する通常域速度ｙから、効率の良い稼動を得ることのできるほぼ上限である、予め設定された高速域速度ｚ（例えば、８０００ｒｐｍ）までの速度範囲では、図６に示すように、前回の周期検出信号ｓ１の入力時点である点火時期算出開始時点ｔ１から今回の点火時期算出開始時点ｔ１までの時間から、この今回の点火時期算出開始時点ｔ１での回転速度を算出し、この算出した回転速度に対応して予め設定記憶させてある点火時期信号を選定する点火時期演算信号ｓ５を得、この点火時期演算信号ｓ５で得た点火時期信号を今回の点火時期算出開始時点ｔ１からカウントし、点火時期信号の時間経過後に点火信号ｓ４を出力する。

この通常域速度ｙから高速域速度ｚまでの速度範囲域にあっては、各回転速度に最も適合した進角が得られるので、内燃機関の出力は充分に高められ、結合した負荷の効率の良い稼動を得ることができる。

内燃機関の回転速度が、高速域速度ｚを越えて上昇すると、図７に示すように、点火時期演算信号ｓ５が、得られた点火時期信号よりもその時間が長くなり、このため点火信号ｓ４を得ることができなくなるので、前のサイクルの点火時期演算信号ｓ５で得られた点火時期信号を、そのまま次のサイクルで使用する。

この場合、当然の事ながら、内燃機関の効率は低下することになるので、内燃機関の速度上昇は抑制され、これにより過回転防止効果が発揮されることになる。

本発明による点火時点制御装置の回路構成の一例を示す、電機回路である。 本発明の起動時の動作例を示す、動作線図である。 本発明の下限速度域範囲での正常回転時の動作例を示す、動作線図である。 本発明の下限域速度範囲での逆転動作時の動作例を示す、動作線図である。 本発明の下限域速度から通常域速度までの範囲の動作例を示す、動作線図である。 本発明の通常域速度から高速域速度までの範囲の動作例を示す、動作線図である。 本発明の高速域速度以上の範囲での動作例を示す、動作線図である。 本発明に使用される高圧磁石発電機の構成例を示す、簡略説明図である。

符号の説明

１ ； 点火時点制御装置
２ ； 定電圧電源部
２０ ； 電圧安定化トランジスタ
２１ ； 電圧安定化ツェナーダイオード
２２ ； 過電圧防止用ツェナーダイオード
ｃ１ ； 電源コンデンサ
ｒ１ ； 電流制限抵抗
ｒ２ ； ベース抵抗
３ ； マイコン部
３０ ； マイコン
３１ ； クロック発生部
３２ ； リセットＩＣ
ｃ２ ； 電源ノイズ除去用コンデンサ
ｃ３ ； リセットノイズ除去用コンデンサ
ｒ３ ； 点火信号供給用抵抗
ｃ７ ； 遅延用コンデンサ
４ ； 周期信号発生部
４０ ； 信号発生トランジスタ
４１ ； 検出ツェナーダイオード
ｒ４ ； 電圧検出抵抗
ｒ５ ； 波形整形用抵抗
ｄ１ ； ノイズ除去用ダイオード
ｃ４ ； ノイズ除去用コンデンサ
ｃ８ ； サージ吸収コンデンサ
ｒ９ ； 電位安定用抵抗
ｒ１０ ； 保護用抵抗
ｒ１１ ； 保護用抵抗
ｒ１２ ； 給電用抵抗
５ ； 逆電圧分電圧検出部
ｒ６ ； 電圧設定用分圧抵抗
ｒ７ ； 電圧設定用分圧抵抗
ｃ５ ； ノイズ除去コンデンサ
ｄ７ ； ノイズ除去用ダイオード
ｒ１３ ； 保護抵抗
１０ ； 余剰電圧分電圧検出部
ｄ８ ； 整流ダイオード
ｒ１４ ； 電圧設定用分圧抵抗
ｒ１５ ； 電圧設定用分圧抵抗
ｃ９ ； ノイズ除去用コンデンサ
ｄ９ ； ノイズ除去用ダイオード
ｒ１６ ； 保護抵抗
１１ ； 信号電圧分電圧検出部
ｄ１０ ； 整流ダイオード
ｒ１７ ； 電圧設定用分圧抵抗
ｒ１８ ； 電圧設定用分圧抵抗
ｃ１０ ； ノイズ除去用コンデンサ
ｄ１１ ； ノイズ除去用ダイオード
ｒ１９ ； 保護抵抗
６ ； 発電コイル
７ ； 放電用スイッチング素子
８ ； 点火コイル
９ ； 点火栓
１２ ； 鉄心コア
１３ ； 信号コイル
１４ ； フライホイール
１５ ； 永久磁石
ｃ６ ； 充電コンデンサ
ｄ２ ： 充電用ダイオード
ｄ３ ； 整流ダイオード
ｄ４ ； 整流ダイオード
ｄ５ ； 整流ダイオード
ｄ６ ； 放電エネルギー回生用ダイオード
ｒ８ ； ゲート安定化抵抗
ｒ２０ ； 放電用抵抗
Ｅ ； 出力電圧
ｅ１ ； 順電圧分
ｅ２ ； 逆電圧分
ｅ３ ； 余剰電圧分
Ｆ ； 信号電圧
ｆ１ ； 信号順電圧分
ｆ２ ； 信号逆電圧分
ｆ３ ； 余剰信号電圧分
ｖ１ ； 周期検出電圧値
ｖ２ ； ピーク電圧値
ｖ３ ； 起動電圧値
ｖ４ ； 検知電圧値
ｖ５ ； 逆転電圧値
ｓ１ ； 周期検出信号
ｓ２ ； ピーク電圧検出信号
ｓ３ ； 起動電圧検出信号
ｓ４ ； 点火信号
ｓ５ ； 点火時期演算信号
ｓ６ ； 電圧信号
ｓ７ ； 余剰電圧信号
ｓ８ ； 余剰信号電圧信号
ｔ１ ； 点火時期算出開始時点
ｔ２ ； 起動時点
ｔ３ ； ピーク検出時点
ｔ４ ； 余剰検知時点
ｘ ； 下限域速度
ｙ ； 通常域速度
ｚ ； 高速域速度

Claims (2)

1. 二次側に点火栓（９）を接続した点火コイル（８）と、内燃機関により駆動される高圧磁石発電機内の発電コイル（６）と、前記点火コイル（８）の一次側に設けられて、前記発電コイル（６）の出力電圧（Ｅ）の順電圧分（ｅ１）で充電される充電コンデンサ（ｃ６）と、点火信号（ｓ４）の入力により導通して、前記充電コンデンサ（ｃ６）の電荷を点火コイル（８）の一次コイルに放電させる放電用スイッチング素子（７）と、を有する容量放電型内燃機関用点火回路に、前記順電圧分（ｅ１）が、継続した点火動作を得ることができる電圧値として、予め設定した周期検出電圧値（ｖ１）に達した点火時期算出開始時点（ｔ１）で発生させた周期検出信号（ｓ１）に従って、回転速度を算出すると共に、該算出した回転速度に対応した時間信号である点火時期信号を決定する点火時期演算信号（ｓ５）を作成し、また逆電圧分電圧検知部（５）からの電圧信号（ｓ６）により、前記出力電圧（Ｅ）の遅れ側逆電圧分（ｅ２）がピーク電圧値（ｖ２）に達したピーク検出時点（ｔ３）でピーク電圧検出信号（ｓ２）を発生させ、さらに点火信号（ｓ４）を出力するマイコン部（３）を有する点火時点制御装置（１）を組付けた内燃機関用点火装置において、前記発電コイル（６）の遅れ側逆電圧分（ｅ２）の後に現れる余剰電圧分（ｅ３）の値として、内燃機関の正常回転動作時の最大値よりも十分に大きく、かつ逆転発生時の範囲内の値である逆転電圧値（ｖ５）を設定すると共に、前記発電コイル（６）の出力電圧（Ｅ）と同相で出力される信号コイル（１３）の信号電圧（Ｆ）の、遅れ側信号逆電圧分（ｆ２）の後に現れる余剰信号電圧分（ｆ３）の値として、内燃機関のキックバックエリア外の、該キックバックエリアの下限に近い進角角度に対応する値である検知電圧値（ｖ４）を設定し、内燃機関の回転動作が不安定である設定された下限域速度（ｘ）以下の下限速度域で、前記余剰信号電圧分（ｆ３）の値が検知電圧値（ｖ４）に達した余剰検知時点（ｔ４）に、前記余剰電圧分（ｅ３）の値が、前記逆転電圧値（ｖ５）に達していないことにより、前記点火信号（ｓ４）を放電用スイッチング素子（７）に出力する内燃機関用点火装置の下限速度域における点火動作制御方法。
2. 二次側に点火栓（９）を接続した点火コイル（８）と、内燃機関により駆動される高圧磁石発電機内の発電コイル（６）と、前記点火コイル（８）の一次側に設けられて、前記発電コイル（６）の出力電圧（Ｅ）の順電圧分（ｅ１）で充電される充電コンデンサ（ｃ６）と、点火信号（ｓ４）の入力により導通して、前記充電コンデンサ（ｃ６）の電荷を点火コイル（８）の一次コイルに放電させる放電用スイッチング素子（７）と、を有する容量放電型内燃機関用点火回路に、前記順電圧分（ｅ１）が、継続した点火動作を得ることができる電圧値として、予め設定した周期検出電圧値（ｖ１）に達した点火時期算出開始時点（ｔ１）で発生させた周期検出信号（ｓ１）に従って、回転速度を算出すると共に、該算出した回転速度に対応した時間信号である点火時期信号を決定する点火時期演算信号（ｓ５）を作成し、また逆電圧分電圧検知部（５）からの電圧信号（ｓ６）により、前記出力電圧（Ｅ）の遅れ側逆電圧分（ｅ２）がピーク電圧値（ｖ２）に達したピーク検出時点（ｔ３）でピーク電圧検出信号（ｓ２）を発生させ、さらに点火信号（ｓ４）を出力するマイコン部（３）を有する点火時点制御装置（１）を組付けた内燃機関用点火装置において、前記発電コイル（６）と同一鉄心コア（１２）の、前記発電コイル（６）と組合わさって高圧磁石発電機を構成する永久磁石（１５）の移動ラインに沿って、前記発電コイル（６）が巻装された脚部よりも下流側に位置した脚部に巻装された、前記発電コイル（６）の出力電圧（Ｅ）と同相の信号電圧（Ｆ）を出力する信号コイル（１３）と、前記出力電圧（Ｅ）の遅れ側逆電圧分（ｅ２）の後に現れる余剰電圧分（ｅ３）を検出してマイコン部（３）に出力する余剰電圧分電圧検出部（１０）と、前記信号電圧（Ｆ）の遅れ側信号逆電圧分（ｆ２）の後に現れる余剰信号電圧分（ｆ３）を検出してマイコン部（３）に出力する信号電圧分検出部（１１）とを有し、前記マイコン部（３）を、前記余剰電圧分（ｅ３）の値として、内燃機関の正常回転動作時の最大値よりも十分に大きく、かつ逆転発生時の範囲内の値である逆転電圧値（ｖ５）を設定すると共に、前記余剰信号電圧分（ｆ３）の値として、内燃機関のキックバックエリア外の、該キックバックエリアの下限に近い進角角度に対応する値である検知電圧値（ｖ５）を設定し、内燃機関の回転動作が不安定である設定された下限域速度（ｘ）以下の下限速度域で、前記余剰信号電圧分（ｆ３）の値が検知電圧値（ｖ４）に達した余剰検知時点（ｔ４）に、前記余剰電圧分（ｅ３）の値が、前記逆転電圧値（ｖ５）に達していないことにより、前記点火信号（ｓ４）を放電用スイッチング素子（７）に出力するものとした、内燃機関用点火装置の下限速度域における点火動作制御装置。

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