JP3070261B2 - 内燃機関用回転検出信号発生回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の回転情報
（回転速度または回転角度に関する情報）を含む回転検
出信号を発生する内燃機関用回転検出信号発生回路に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関においては、燃料噴射装置や点
火装置等を制御するために、機関の回転速度や回転角度
に関する情報を含む回転検出信号を必要とする。例えば
コンピュータを用いて点火時期を制御する内燃機関用点
火装置では、一定の回転角度位置で発生する回転検出信
号を基準にして、該回転検出信号の発生位置からクロッ
クパルスを計数することにより点火信号を発生させる回
転角度位置を検出するようにしている。また一定の回転
角度位置で発生する信号を基にして点火を行わせる気筒
の判別を行わせている。

【０００３】更に燃料噴射装置を備えた内燃機関では、
回転検出信号により燃料の噴射時期を定めるようにして
いる。また自動車用の内燃機関では、回転検出信号の周
波数から機関の回転速度を検出して、回転速度に応じて
燃料の混合比を制御したり、回転速度に応じて点火時期
を制御したりしている。

【０００４】従来は、図６に示すように、内燃機関と同
期回転する信号発電機に設けられたピックアップコイル
１の出力からダイオード２により正の半波のみを取り出
して、該正の半波の信号電圧Ｖs1を抵抗３を通して回転
検出信号として電子回路４に入力するようにしていた。
尚図６において、ダイオード５及び６は電子回路４を保
護するために設けられている。

【０００５】信号発電機は例えば図７に示すように、内
燃機関７の出力軸に取り付けられたロータ８と、該ロー
タの外周に対向させられた信号発電子９とからなり、信
号発電子９内にピックアップコイル１が設けられてい
る。図示のロータ８は内燃機関始動用のリングギアを利
用したもので、該リングギアの外周の歯がリラクタとし
て作用するようになっている。信号発電子９は、ピック
アップコイルを巻回した鉄心と該鉄心に磁束を流す永久
磁石とを備えた公知のもので、ピックアップコイル１を
巻回した鉄心の先端部がリラクタに対向する毎に磁束変
化が生じて、ピックアップコイル１にパルス状の信号電
圧が発生する。

【０００６】図７に示した信号発電機では、一定の角度
間隔で発生するパルス状の信号出力が連続的に得られる
が、ロータ８に設けるリラクタの形状を適宜に設定する
ことにより、機関の特定の回転角度位置（例えば点火位
置）でのみパルス状の信号を得る場合もある。

【０００７】一般に電子回路４は、入力信号（回転検出
信号）Ｖs1の大きさが所定の閾値レベル以上になったと
きに入力電圧が与えられたことを認識し、入力信号の大
きさが所定の閾値レベル以下になったときに入力信号が
消滅したことを認識して所定の動作を行う。

【０００８】例えば電子回路４がシュミットトリガ回路
を構成するＩＣであるとすると、該電子回路４の出力
は、入力信号Ｖn が第１の閾値レベルＶih以上になった
ときに高レベルになり、入力信号が第１の閾値レベルよ
りも低い第２の閾値レベルＶil以下になったときに低レ
ベルになる。この場合電子回路が安定に動作する入力信
号の範囲は図８に斜線を施して示したように、Ｖn ≧Ｖ
ihまたはＶn ≦Ｖilの範囲であり、Ｖil＜Ｖn ＜Ｖihの
範囲は電子回路の出力のレベルが定まらない不安定領域
となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】回転検出信号に基づい
て内燃機関を制御する装置に用いられている電子回路は
殆どの場合ＩＣ化されているが、ＩＣの入力の閾値レベ
ルは相当に高く、機関の回転数が低く、ピックアップコ
イルの出力レベルが低いときには、電子回路が回転検出
信号が入力されたことを認識できない場合があるため、
機関の低速時に所定の制御動作を行わせることができな
くなるという問題があった。例えば、ＣＭＯＳＩＣを１
５［Ｖ］の電源電圧で用いる場合、その入力の閾値レベ
ルは８［Ｖ］以上にもなる。この場合図６に示した回路
により電子回路３に回転検出信号を入力するようにする
と、ピックアップコイル１の出力のピーク値が８［Ｖ］
以上にならないと電子回路３が動作しないことになる
が、機関の低速時にピックアップコイルから８［Ｖ］以
上もの出力電圧を取り出すことは困難であるため、機関
の低速時に制御動作を行なわせることが非常に難しくな
る。

【００１０】そのため、機関の始動回転数が高くなった
り、アイドリング時の機関の動作が不安定になったりす
るという問題が生じる。

【００１１】本発明の目的は、機関の低速時にも電子回
路が確実に認識できる回転検出信号を得ることができる
ようにした内燃機関用回転検出信号発生回路を提供する
ことにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、電源により一
方の極性に充電されるコンデンサと、コンデンサと点火
コイルの１次コイルとの間に設けられて導通した際にコ
ンデンサの電荷を点火コイルの１次コイルに放電させる
放電用スイッチと、内燃機関の点火時期に放電用スイッ
チの制御端子にトリガ信号を供給するトリガ回路とを備
えたコンデンサ放電式点火装置により点火される内燃機
関の回転に関する情報を含む回転検出信号を発生する内
燃機関用回転検出信号発生回路である。

【００１３】本発明においては、放電用スイッチが導通
したときに該放電用スイッチの制御端子または該放電用
スイッチのコンデンサと反対側の端子に現れる電圧を検
出する電圧検出回路を設け、該電圧検出回路の検出出力
を回転検出信号とするようにした。

【００１４】

【作用】コンデンサ放電式点火装置のコンデンサは機関
の低速時にも十分に高い電圧まで充電される。放電用ス
イッチの制御端子または該放電用スイッチのコンデンサ
と反対側の端子の電位は、該放電用スイッチが導通した
瞬間に一旦コンデンサの充電電圧に相応した高い電圧ま
で上昇した後に、コンデンサの放電に伴って低下してい
く。従って放電用スイッチの制御端子または該放電用ス
イッチのコンデンサと反対側の端子の電圧を検出して回
転検出信号を得るようにすると、機関の低速時にも十分
な大きさの回転検出信号を得ることができ、機関の低速
時にも電子回路に回転検出信号の発生を確実に認識させ
て、所定の制御動作を行わせることができる。そのた
め、機関の始動性が損なわれたり、低速時の動作が不安
定になったりするのを防ぐことができる。

【００１５】

【実施例】図１は本発明の実施例を示したもので、同図
において１０は一端が接地された点火エネルギー蓄積用
コンデンサ、１１は１次コイル及び２次コイルの一端が
接地された点火コイル、１２はコンデンサ１０の他端に
アノードが接続され、カソードが点火コイルの１次コイ
ルの非接地側端子に接続されたサイリスタで、このサイ
リスタ１２により、コンデンサ１０の電荷を点火コイル
の１次コイルに放電させる放電用スイッチが構成されて
いる。

【００１６】また１３は内燃機関に取り付けられた磁石
発電機内に設けられて機関の回転に同期して交流電圧を
出力するエキサイタコイルで、このエキサイタコイル１
３の出力はダイオード１４を通してコンデンサ１０に印
加されている。エキサイタコイル１３が正の半サイクル
の出力電圧を発生したときにコンデンサ１０が図示の極
性に充電される。

【００１７】１５は機関に取り付けられた信号発電機内
に設けられたピックアップコイルで、このピックアップ
コイル１５の出力電圧はダイオード１６と抵抗１７とを
通してサイリスタ１２のゲートと接地間に印加されてい
る。この例では、ピックアップコイル１５、ダイオード
１６及び抵抗１７により、サイリスタ１２のゲート（放
電用スイッチの制御端子）にトリガ信号を供給するトリ
ガ回路が構成されている。点火コイルの１次コイルの両
端にはアノードを接地側に向けたリカバリダイオード１
８が接続され、点火コイル１１の２次コイルの両端には
図示しない機関の気筒に設けられた点火プラグ１９が接
続されている。

【００１８】上記コンデンサ１０、点火コイル１１、サ
イリスタ（放電用スイッチ）１２、エキサイタコイル１
３、ダイオード１４、ピックアップコイル１５、ダイオ
ード１６、抵抗１７、ダイオード１８及び点火プラグ１
９によりコンデンサ放電式の内燃機関用点火装置２０が
構成されている。

【００１９】上記の点火装置において、ピックアップコ
イル１５は、例えば機関が１回転する間に正極性のパル
ス信号Ｖs1と負極性のパルス信号Ｖs2とを１回ずつ発生
し、正極性のパルス信号Ｖs1が所定の閾値レベルに達す
る位置が機関の点火時期に一致している。ピックアップ
コイルが正極性のパルス信号Ｖs1を発生すると、該信号
がダイオード１６と抵抗１７とを通してサイリスタ１２
のゲート（制御端子）に与えられるため、コンデンサ１
０の両端の電圧がアノードカソード間に順方向に印加さ
れているサイリスタ１２が導通する。サイリスタ１２が
導通するとコンデンサ１０の電荷がサイリスタ１２と点
火コイル１１の１次コイルとを通して放電し、図に破線
で示したように放電電流Ｉd が流れる。これにより点火
コイルの鉄心中で大きな磁束変化が生じるため、該点火
コイルの２次コイルに高電圧が誘起する。この高電圧は
点火プラグ１９に印加されるため、該点火プラグに火花
が生じ、機関が点火される。

【００２０】上記の点火装置では、サイリスタ１２が導
通した瞬間にそのゲートの電位が一旦コンデンサ１０の
充電電圧にほぼ等しい電圧まで上昇した後、コンデンサ
１０の放電の進行に伴って接地電位まで低下する。本発
明においては、このサイリスタ１２のゲートに現れる電
圧を検出して回転検出信号を得る。そのため本実施例で
は、サイリスタ１２のゲートと接地間に抵抗２１と２２
の直列回路からなる分圧回路が接続され、抵抗２２の両
端にアノードを接地側に向けたツェナーダイオード２３
が接続されている。本実施例では、抵抗２１，２２とツ
ェナーダイオード２３とにより電圧検出回路２４が構成
され、この電圧検出回路の検出出力が回転検出信号とし
て電子回路２５に入力されている。

【００２１】この例では、電子回路２５が単安定マルチ
バイブレータを構成するＩＣからなり、電子回路２５に
所定の閾値レベルＶih以上の信号電圧が入力されたとき
に該電子回路が一定の時間幅のパルス信号Ｖp を発生す
るようになっている。電子回路２５の出力端子はエミッ
タを接地したトランジスタ２６のベースに接続され、該
トランジスタ２６のコレクタは燃料噴射装置（インジェ
クタ）の励磁コイル２７を通して図示しない直流電源の
正極端子に接続されている。トランジスタ２６は電子回
路２５がパルス信号を発生している間導通して燃料噴射
装置の励磁コイル２７に電流を流す。燃料噴射装置は励
磁コイル２７に電流が流れている間そのバルブを開いて
機関の吸気マニホルド内に一定量の燃料を噴射する。

【００２２】上記の実施例において、内燃機関を始動さ
せるために例えばロープ式の始動装置を操作すると、ロ
ープの引っ張り力の増大に伴って機関の回転速度Ｎが上
昇していく。この過程で磁石発電機内のエキサイタコイ
ル１３が電圧を誘起し、機関の点火時期にピックアップ
コイル１５が信号を発生するため、コンデンサ放電式点
火装置２０が点火動作を行う。

【００２３】図５（Ａ）は機関をロープスタートさせた
場合の回転速度Ｎの変化を示し、図５（Ｂ）はこの場合
にピックアップコイル１５に誘起する正の半波の信号電
圧Ｖs1を示している。信号電圧Ｖs1の波高値は回転数の
上昇に伴って上昇していく。図５（Ｅ）は点火コイル１
１の２次コイルに得られる高電圧Ｖh を概略的に示した
もので、信号電圧Ｖs1が発生する毎に高電圧Ｖh が発生
して点火動作が行われる。

【００２４】今図１の実施例において、従来の装置と同
様に、ピックアップコイル１５が出力する信号電圧Ｖs1
を直接回転検出信号として電子回路２５に入力したとす
ると、信号電圧Ｖs1が閾値レベルＶihよりも低い間は電
子回路２５がパルス信号を発生しないため、信号電圧Ｖ
s1が発生してもトランジスタ２６は導通しない。従っ
て、機関の回転速度が低く、信号電圧Ｖs1が閾値レベル
Ｖihよりも低い間は燃料噴射装置が動作せず、機関に燃
料が供給されないため、点火動作が行われても機関は着
火されない。この時、機関の回転速度は図５（Ａ）に破
線で示したようにロープの引っ張り力の増大に伴って上
昇していくだけである。

【００２５】機関の回転速度が規定回転速度Ｎo 以上に
なって、時刻ｔ1 で発生した信号電圧Ｖs1が閾値レベル
Ｖihを超えると、図５（Ｃ）に示したように電子回路２
５がパルス信号Ｖp を発生するため、トランジスタ２６
が導通して、燃料噴射装置の励磁コイル２７が励磁され
るため、機関に燃料が供給される。このようにして機関
に燃料が供給されるようになると、信号電圧Ｖs1が発生
して点火装置が高電圧Ｖh を発生する毎に機関が着火さ
れ、機関が着火される毎にその回転速度が上昇する。

【００２６】機関の始動直後に負荷が重くなり、回転速
度Ｎが規定値Ｎo 以下に低下して、時刻ｔ2 で信号電圧
Ｖs1が閾値レベルＶihよりも低くなったとすると、電子
回路２５がパルス信号を発生しなくなるため、燃料噴射
装置が動作しなくなり、機関への燃料の供給が停止され
る。このとき図５（Ａ）に破線で示したように、機関の
回転速度が低下していき、機関は停止してしまう。

【００２７】このように、ピックアップコイルの出力そ
のものを回転検出信号として電子回路に与えていた従来
の装置では、機関の回転速度が相当に高くならないと電
子回路が動作を開始しないため、この電子回路により例
えば燃料噴射装置を制御する場合に、機関の低速時に機
関に燃料を供給することができなくなるため、機関の始
動性が悪くなる。また機関の始動後、アイドリング状態
で負荷が重くなったとき等に機関が停止するおそれがあ
る。

【００２８】これに対し、図１に示した装置では、信号
電圧Ｖs1が発生してサイリスタ１２が導通した瞬間に、
サイリスタ１２のゲートの電位がほぼコンデンサ１０の
充電電圧まで上昇し、この電圧が電圧検出回路２４によ
り検出されて、その検出出力が電子回路２５に回転検出
信号として与えられる。エキサイタコイル１３の出力電
圧は機関の低速時にも十分に大きく、コンデンサ１０
は、機関の低速時にも十分高い電圧まで充電される。従
って、機関の低速時にも閾値レベルＶih以上の回転検出
信号を電子回路２５に与えることができ、図５（Ｄ）に
示したように機関の始動操作を開始した直後からパルス
信号Ｖp を発生させて燃料噴射装置を動作させることが
できる。そのため、始動操作の開始直後から機関が着火
され、機関の回転速度は、図５（Ａ）に実線で示したよ
うに、着火が行われる毎に上昇していく。この様に、図
１に示した回路により回転検出信号を発生させれば、始
動操作開始直後から機関に燃料を供給できるため、機関
の始動性を良好にすることができる。

【００２９】またアイドリング状態で負荷が重くなって
回転速度Ｎが規定回転速度Ｎo 以下に低下した場合で
も、燃料噴射装置を動作させることができるため、機関
の回転を維持させることができる。

【００３０】上記の説明では、電子回路２５が単安定マ
ルチバイブレータであるとし、閾値レベルＶih以上の回
転検出信号が入力される毎に該電子回路がパルス信号を
発生するとしたが、本発明において、電子回路２５は何
でも良い。例えば、回転検出信号から回転角度情報や回
転速度情報を得て、点火時期や燃料の噴射時期を制御す
る場合には、電子回路２５として、ＣＰＵを構成するＩ
Ｃが用いられる。

【００３１】上記の実施例では、電圧検出回路２４によ
りサイリスタ１２のゲートの電圧を検出して回転検出信
号を得るようにしているが、図２に示したように、電圧
検出回路２４によりサイリスタ１２のカソードの電圧を
検出するようにしても良い。サイリスタ１２のカソード
の電圧は、該サイリスタが導通した瞬間にほぼコンデン
サ１０の充電電圧まで上昇する。

【００３２】上記の各実施例では、コンデンサ１０の一
端が接地される形式のコンデンサ放電式点火装置が用い
られているが、本発明で用いるコンデンサ放電式点火装
置の構成は任意である。例えば図３に示すようにコンデ
ンサ１０を点火コイル１１の１次コイルの非接地側端子
とサイリスタ１２のアノードとの間に接続するようにし
たコンデンサ放電式点火装置を用いても良い。

【００３３】また図３に示したように、サイリスタ１２
のカソードに直列に１個または複数個のダイオード３０
を接続して、サイリスタ１２のゲートカソード間電圧に
ダイオード３０の順方向電圧降下を加えることにより、
サイリスタ１２の導通時に該サイリスタ１２のゲートに
現れる電圧を高くするようにすることもできる。このよ
うに、サイリスタ１２のカソードに直列に１個または複
数個のダイオード３０を接続すると、ダイオード３０の
電流対電圧特性の非線形性により、サイリスタ１２の見
掛けのトリガレベルが上昇し、サイリスタ１２のゲート
に印加された電圧がある程度高くならないとトリガレベ
ル以上のゲート電流が流れない状態になる。このような
状態が生じると、サイリスタ１２のトリガが遅れ、点火
時期が遅れるおそれがある。これを避けるためには、図
３に破線で示したように、ダイオード３０の両端に抵抗
値が十分に小さい抵抗３１を接続して、該抵抗３１を通
してサイリスタ１２のゲート電流を流してやるようにす
ればよい。

【００３４】図３の実施例においても、電圧検出回路２
４によりサイリスタ１２のカソードの電位を検出するよ
うにしても良い。

【００３５】上記の各実施例では、放電用スイッチとし
てサイリスタ１２を用いたが、この放電用スイッチは制
御端子に与える信号によりオンオフ制御が可能なスイッ
チであれば良い。例えば図４に示したように、トランジ
スタ１２´により放電用スイッチを構成して、トランジ
スタ１２´のベース（制御端子）の電位を電圧検出回路
２４により検出するようにしてもよい。またこの場合、
トランジスタ１２´のエミッタ（放電用スイッチのコン
デンサと反対側の端子）の電位を電圧検出回路２４によ
り検出するようにしてもよい。

【００３６】上記の実施例では、ピックアップコイル１
５を備えた信号発電機を用いたが、他の形式の信号発電
機、例えばホールＩＣ等の磁気検出素子を用いて回転子
の界磁を検出することにより信号電圧を得るようにした
信号発電機を用いることもできる。

【００３７】また信号発電機を用いずに、エキサイタコ
イル１３の負の半サイクルの出力を点火時期を定めるた
めの信号として用いて放電用スイッチにトリガ信号を与
えるトリガ回路が用いられる場合にも本発明を適用する
ことができる。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、放電用
スイッチが導通した瞬間に該スイッチの制御端子または
コンデンサと反対側の端子に現れる高い電圧を検出して
回転検出信号を得るようにしたので、機関の低速時にも
十分な大きさの回転検出信号を得ることができ、機関の
低速時にも電子回路に回転検出信号の発生を確実に認識
させて、所定の制御動作を行わせることができる。従っ
て、機関の始動性が損なわれたり、低速時の動作が不安
定になったりするのを防ぐことができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す回路図である。

【図２】本発明の他の実施例を示す回路図である。

【図３】本発明の他の実施例を示す回路図である。

【図４】本発明の更に他の実施例を示す回路図である。

【図５】（Ａ）ないし（Ｅ）は図１の実施例の動作を説
明するため波形図である。

【図６】従来の回転検出信号発生回路を示す回路図であ
る。

【図７】内燃機関に取り付ける信号発電機の構成例を示
した構成図である。

【図８】電子回路の入力信号のレベルと電子回路の動作
との関係を説明する説明図である。

【符号の説明】

１０ コンデンサ １１ 点火コイル １２ サイリスタ（放電用スイッチ） １３ エキサイタコイル １５ ピックアップコイル ２０ コンデンサ放電式点火装置 ２１ 抵抗 ２２ 抵抗 ２３ ツェナーダイオード ２４ 電圧検出回路 ２５ 電子回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/00 - 45/00 395 F02P 3/08 F02P 7/077

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源により一方の極性に充電されるコン
   デンサと、前記コンデンサと点火コイルの１次コイルと
   の間に設けられて導通した際に前記コンデンサの電荷を
   点火コイルの１次コイルに放電させる放電用スイッチ
   と、内燃機関の点火時期に前記放電用スイッチの制御端
   子にトリガ信号を供給するトリガ回路とを備えたコンデ
   ンサ放電式点火装置により点火される内燃機関の回転に
   関する情報を含む回転検出信号を発生する内燃機関用回
   転検出信号発生回路であって、 前記放電用スイッチが導通したときに該放電用スイッチ
   の制御端子または該放電用スイッチの前記コンデンサと
   反対側の端子に現れる電圧を検出する電圧検出回路を具
   備し、前記電圧検出回路の検出出力を前記回転検出信号
   としたことを特徴とする内燃機関用回転検出信号発生回
   路。