JP3119120B2 - コンデンサ放電式内燃機関用点火装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マイクロコンピュータ
を用いて内燃機関の点火位置を制御するデジタル制御式
のコンデンサ放電式内燃機関用点火装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般にコンデンサ放電式の内燃機関用点
火装置は、点火コイルの１次側に設けられた点火エネル
ギー蓄積用コンデンサと、該コンデンサを充電する充電
回路と、点火信号が与えられたときに導通してコンデン
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
スイッチとを備えており、点火エネルギー蓄積用コンデ
ンサの電荷を放電用スイッチを通して点火コイルの１次
コイルに放電させることにより、点火コイルの２次コイ
ルに高電圧を誘起させて、点火動作を行わせる。この種
の点火装置において、内燃機関に取り付けられた磁石発
電機内のエキサイタコイルを点火電源としてコンデンサ
を充電する場合には、該エキサイタコイルが正の半サイ
クルの出力電圧を発生する回転角度区間及び負の半サイ
クルの出力電圧を発生する回転角度区間をそれぞれコン
デンサの充電区間及び非充電区間として、充電区間にお
けるエキサイタコイルの出力電圧によりコンデンサを充
電するようにしている。

【０００３】近年内燃機関に対しては、排気ガスの浄
化、燃費の向上、騒音の低減、及び出力の向上等の種々
の要求がされるようになり、これらの要求に応えるため
に、マイクロコンピュータを用いて内燃機関の点火位置
を精密に制御するデジタル制御式の点火装置が必要とさ
れるようになった。

【０００４】なお本明細書において、点火位置、信号の
発生位置等という場合の「位置」は機関の出力軸（通常
はクランク軸）の回転角度位置を意味し、実際には回転
角度で表現される。

【０００５】マイクロコンピュータを用いて点火位置を
制御する内燃機関用点火装置においては、内燃機関の回
転速度を演算する回転速度演算手段と、内燃機関の回転
速度に対して点火位置を演算する点火位置演算手段とを
マイクロコンピュータにより実現して、該点火位置演算
手段により演算された点火位置で点火回路に点火信号を
与えることにより点火動作を行わせる。このような動作
を行わせるためには、機関の各回転において、クランク
軸の回転角度位置が演算された点火位置に一致したこと
を検出することが必要になる。

【０００６】そこで、この種の点火装置においては、内
燃機関のクランク軸の所定の回転角度位置を基準位置と
して定め、各回転速度における点火位置を、その回転速
度で基準位置から点火位置まで機関が回転するのに要す
る時間（この時間を点火位置計測時間と呼ぶことにす
る。）の形で演算する。マイクロコンピュータは、基準
位置が検出される毎に演算された点火位置計測時間を例
えばカウンタ（またはタイマ）にセットし、該カウンタ
がセットされた時間の計測（点火位置計測時間を与える
クロックパルス数の計数）を終了したときに点火信号を
発生する。

【０００７】従ってマイクロコンピュータを用いて点火
位置を制御するデジタル式の内燃機関用点火装置におい
ては、機関のクランク軸の回転角度位置が所定の基準位
置に一致したことを検出することが必要になる。そのた
め従来のこの種の点火装置では、機関のクランク軸と同
期して回転するロータと信号発電子とを備えた信号発電
機（パルサ）を設けて、該信号発電機により基準位置を
検出するパルスを発生させるようにしていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
点火装置では、クランク軸と同期して回転するロータ
と、信号発電子とを備えた信号発電機を機関に取り付け
る必要があったため、コストが高くなるのを避けられな
かった。

【０００９】そこで、信号発電機を用いずに、エキサイ
タコイルの出力電圧の波形を利用して基準位置を検出す
ることが考えられる。磁石発電機の出力電圧の波形を利
用して基準信号を得るために、エキサイタコイルの正の
半サイクルの出力の立下りと負の半サイクルの出力の立
上りとの境界位置を検出することが考えられるが、この
ように構成した場合には、以下に示すように基準位置を
一定とすることができない。

【００１０】図６（Ａ）はエキサイタコイルに鎖交する
磁束φの波形を回転角度θに対して示したもので、この
磁束変化によりエキサイタコイルに誘起する無負荷電圧
の波形は、同図（Ｂ）に実線で示すようになる。エキサ
イタコイルの正の半サイクルで点火エネルギー蓄積用コ
ンデンサを充電すると、その充電電流により電機子反作
用が生じるため、エキサイタコイルの出力電圧の波形は
図６（Ｂ）に破線で示したようになる。即ち、エキサイ
タコイルの正の半サイクルで点火エネルギー蓄積用コン
デンサを充電すると、その正の半サイクルの出力がピー
クに達する位置が遅れるだけでなく、正の半サイクルの
立下りと負の半サイクルの立上りとの境界位置も遅れる
ことになる。回転速度の上昇に伴ってエキサイタコイル
の出力電圧が高くなっていき、点火エネルギー蓄積用コ
ンデンサの充電電流が増大していくと、電機子反作用が
増大していくため、エキサイタコイルの正の半サイクル
の出力電圧のピーク位置の遅れ、及び正の半サイクルの
立下りと負の半サイクルの立上りとの境界位置の遅れ
は、回転速度の上昇に伴って大きくなっていく。従っ
て、エキサイタコイルの正の半サイクルの出力のピーク
位置や、正の半サイクルの立下りと負の半サイクルの立
上りとの境界位置を基準位置として用いることはできな
い。

【００１１】またエキサイタコイルの正の半サイクルの
出力電圧が所定のスレショールドレベルに達する位置を
基準位置とすることも考えられるが、エキサイタコイル
の正の半サイクルの出力電圧の立上がりは電機子反作用
の増大に伴って遅れていくため、このように構成した場
合にも、基準位置を一定とすることができない。

【００１２】図７の曲線イは、エキサイタコイルの正の
半サイクルの立下りと負の半サイクルの立上りとの境界
位置を基準位置とした場合の、基準位置の回転速度Ｎに
対する変化を示している。

【００１３】これに対し、エキサイタコイルの負の半サ
イクルでは、点火エネルギー蓄積用コンデンサの充電が
行われないため、該負の半サイクルにおけるエキサイタ
コイルの負荷をできるだけ小さくしておくと、エキサイ
タコイルの負の半サイクルの出力電圧の波形は、該出力
電圧のレベルがピーク値に向って上昇していく過程で無
負荷時の波形に一致する。

【００１４】そこで本出願人は先に、エキサイタコイル
の出力電圧及び出力周波数に応じて適当な割合でレベル
が変化する参照電圧を得て、エキサイタコイルの負の半
サイクルの出力がピーク値またはピークに近い値に達す
る位置を検出して基準信号を得るようにしたコンデンサ
放電式の内燃機関用点火装置を提案した。このようにし
て基準信号を得るようにすると、エキサイタコイルの負
の半サイクルの負荷を小さくすることにより、点火位置
の計測を開始する基準位置を図７に破線で示した直線ロ
のように回転速度Ｎの如何にかかわりなくほぼ一定とす
ることができるため、演算された点火位置の計測を正確
に行なわせることができる。

【００１５】ところが、エキサイタコイルの負の半サイ
クルの負荷を小さくすると、機関の回転速度の上昇に伴
うエキサイタコイルの正の半サイクルの出力電圧の上昇
割合が大きくなるため、上記のようにして基準信号を得
るようにすると、高速回転領域で点火エネルギ蓄積用コ
ンデンサの充電電圧が高くなり過ぎて、該コンデンサや
放電用スイッチとして耐圧が高い高価なものを用いるこ
とが必要になったり、点火コイルの発熱が多くなったり
するという問題が生じることが明らかになった。これら
の問題を回避するためにエキサイタコイルの負の半サイ
クルの負荷を大きくすると、電機子反作用の影響が大き
くなって基準信号を一定の回転角度位置で発生させるこ
とができなくなる。

【００１６】本発明の目的は、高速回転時に点火エネル
ギ蓄積用コンデンサの充電電圧を過度に上昇させること
なく、エキサイタコイルの負の半サイクルの出力を利用
して基準信号を発生させることができるようにしたデジ
タル制御式のコンデンサ放電式内燃機関用点火装置を提
供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、点火コイル
と、該点火コイルの１次側に設けられた点火エネルギー
蓄積用コンデンサと、該コンデンサを一方の極性に充電
するコンデンサ充電回路と、点火信号が与えられたとき
に導通して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、内燃機関の点火位置の
計測を開始する基準位置で基準信号を発生する基準信号
発生回路と、内燃機関の各回転速度における点火位置を
演算する点火位置演算手段と、基準信号が発生したとき
に点火位置演算手段により演算された点火位置の計測を
開始して該点火位置の計測が完了したときに演算点火位
置信号を発生する演算点火位置信号発生手段とを備え
て、演算点火位置信号が発生したときに放電用スイッチ
に点火信号を与えるようにしたコンデンサ放電式内燃機
関用点火装置に係わるものである。

【００１８】本発明においては、固定子側に少なくとも
コンデンサ充電用のエキサイタコイルを有して内燃機関
の回転に同期して前記エキサイタコイルから交流電圧を
出力する磁石発電機と、バッテリと、バッテリから一次
電流が与えられる昇圧トランスと該昇圧トランスの一次
電流をオンオフするスイッチ回路とを備えてバッテリの
電圧よりも高い電圧を昇圧トランスの二次側から整流器
を通して出力する直流コンバータ回路とを設けて、エキ
サイタコイルの正の半サイクルの出力電圧と直流コンバ
ータ回路の出力電圧との双方により点火エネルギ蓄積用
コンデンサを充電するようにコンデンサ充電回路を構成
する。

【００１９】上記基準信号発生回路は、例えば、エキサ
イタコイルの負の半サイクルの出力電圧及び出力周波数
の変化に伴ってレベルが変化する参照電圧を発生する参
照電圧発生回路と、エキサイタコイルの負の半サイクル
の出力電圧のレベルがピークに向けて上昇していく過程
で該負の半サイクルの出力電圧のレベルが参照電圧のレ
ベルに一致したときに基準信号を発生させ、エキサイタ
コイルの負の半サイクルの出力電圧のレベルがピークを
過ぎて下降していく過程で参照電圧のレベルに一致した
ときに前記基準信号を消滅させる基準信号出力回路とに
より構成する。この場合、エキサイタコイルの負の半サ
イクルの出力電圧のピーク値及び周波数の如何に係わり
なく基準信号の発生位置を一定とするように、参照電圧
のレベルの変化割合を調整しておく。

【００２０】上記参照電圧発生回路は、エキサイタコイ
ルの負の半サイクルの出力電圧により充電されるコンデ
ンサと該コンデンサに対して並列に接続された放電用抵
抗とを備えて該コンデンサの両端に前記参照電圧を発生
する回路により構成することができる。

【００２１】上記の点火装置において、エキサイタコイ
ルの正の半サイクルの期間においては、点火エネルギー
蓄積用コンデンサに流れる充電電流により磁石発電機に
大きな電機子反作用が生じ、該エキサイタコイルの正の
半サイクルの出力電圧のピーク位置が移動する。これに
伴ってエキサイタコイルの正の半サイクルの出力電圧の
立下りと負の半サイクルの出力電圧の立上りとの境界位
置も移動する。

【００２２】これに対し、点火エネルギー蓄積用コンデ
ンサの充電を行わない負の半サイクルの期間において
は、点火エネルギー蓄積用コンデンサの充電電流による
電機子反作用が生じないため、該負の半サイクルの出力
電圧の波形は、正の半サイクルの期間における電機子反
作用の影響が消滅するそのピーク付近で無負荷時の波形
と一致する。従って、エキサイタコイルの負の半サイク
ルの出力電圧のピーク附近の波形は、機関の回転角度位
置と一定の関係を持つ。

【００２３】そこで、上記のように、エキサイタコイル
の負の半サイクルの出力電圧及び出力周波数の変化に伴
ってレベルが変化する参照電圧を発生する参照電圧発生
回路と、エキサイタコイルの負の半サイクルの出力電圧
のレベルがピークに向けて上昇していく過程で該負の半
サイクルの出力電圧のレベルが参照電圧のレベルに一致
したときに基準信号を発生させ、エキサイタコイルの負
の半サイクルの出力電圧のレベルがピークを過ぎて下降
していく過程で参照電圧のレベル未満になったときに前
記基準信号を消滅させる基準信号出力回路とを設けて、
参照電圧のレベルの変化割合を適値に調整しておくと、
エキサイタコイルの負の半サイクルの出力電圧のピーク
値及び周波数の如何に係わりなく、ほぼ一定の位置で発
生する基準信号を得ることができ、信号発電機を省略す
ることができる。

【００２４】なお本発明において、基準信号の発生位置
が、点火位置の計測を開始する基準位置として適当な位
置（最大進角位置または最大進角位置より進んだ位置）
になるように、磁石発電機の回転子と固定子との間の位
置関係を設定しておく必要があるのはもちろんである。

【００２５】本発明においてはまた、機関の低速時の点
火位置を低速時に都合がよい位置に固定するため、基準
信号が消滅する位置で固定点火位置信号を発生する固定
点火位置信号発生手段と、内燃機関の回転速度が設定値
以下であるか否かを判定して該回転速度が設定値以下の
ときには、演算点火位置信号により放電用スイッチに点
火信号が与えられるのを禁止して固定点火位置信号によ
り該点火信号が与えられるのを許可し、該回転速度が設
定値を超えているときには、固定点火位置信号により放
電用スイッチに点火信号が与えられるのを禁止して演算
点火位置信号により該点火信号が与えられるのを許可す
る点火信号切替え制御手段とを設けるのが好ましい。 本
発明が対象とするコンデンサ放電式の点火装置におい
て、放電用スイッチとしては、通常サイリスタが用いら
れるが、トランジスタやＦＥＴ等の他のスイッチが用い
られる場合もある。

【００２６】

【作用】バッテリから昇圧トランスの一次コイルに流す
電流をオンオフすることにより昇圧された電圧を得る直
流コンバータ回路は、バッテリ式のコンデンサ放電式点
火装置の充電用電源として従来から用いられている。こ
の直流コンバータ回路の出力電圧のみにより点火エネル
ギ蓄積用コンデンサを充電するようにした場合には、機
関の回転速度の上昇によりコンデンサを充電することが
できる時間が短くなるに従って、コンデンサの充電電圧
が低くなっていく傾向になるため、高速時にコンデンサ
の充電電圧が不足する傾向になる。

【００２７】一方機関の低速領域から高速領域までエキ
サイタコイルの出力電圧のみによりコンデンサを充電す
る構成をとった場合には、機関の回転速度の上昇に伴っ
てコンデンサの充電電圧が上昇する傾向になる。特に本
発明のようにエキサイタコイルの負の半サイクルの波形
を利用して基準信号を得るために、エキサイタコイルの
負の半サイクルの負荷をできるだけ小さくした場合に
は、機関の高速時に点火エネルギ蓄積用コンデンサの充
電電圧が過度に上昇してしまう。

【００２８】そこで、本発明では、直流コンバータ回路
の出力電圧とエキサイタコイルの出力電圧との双方によ
り点火エネルギ蓄積用コンデンサを充電する。このよう
に構成すると、エキサイタコイルは機関の低速領域で点
火動作を行なわせるために必要な高い電圧を誘起する必
要がないため、エキサイタコイルの巻数を少くしたり、
該エキサイタコイルを巻回する鉄心の断面積を小さくし
たりすることにより、機関の低速時には低い電圧を誘起
し、機関の高速領域に入ってから点火動作に必要な高い
電圧を誘起するようにエキサイタコイルの出力特性を設
定することができる。エキサイタコイルの出力特性をこ
のように設定しておくと、機関の低速時には主として直
流コンバータ回路の出力電圧により点火エネルギ蓄積用
コンデンサを充電し、機関の高速時には主としてエキサ
イタコイルの出力電圧により点火エネルギ蓄積用コンデ
ンサを充電して、機関の低速領域から高速領域まで点火
エネルギ蓄積用コンデンサの充電電圧を適正な範囲に維
持することができるため、エキサイタコイルの負の半サ
イクルの負荷を小さくした場合に、機関の高速時に点火
エネルギ蓄積用コンデンサの充電電圧が過大になるのを
防ぐことができる。従って、高速領域で点火エネルギ蓄
積用コンデンサの充電電圧を過大にすることなく、エキ
サイタコイルの負の半サイクルの出力を利用して基準信
号を発生させることができる。

【００２９】

【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１は内燃機関のクランク軸に取り付けられた磁
石発電機、２はコンデンサ放電式の点火回路、３はマイ
クロコンピュータ、４はバッテリ、５は磁石発電機１の
出力を入力としてバッテリを充電するための電圧を出力
するレギュレータ、６はバッテリ４の電圧を昇圧する直
流コンバータ回路、７は基準信号発生回路、８は点火信
号出力回路である。磁石発電機１は、カップ状に形成さ
れたフライホイール１０１の周壁部の内周に４個の円弧
状の永久磁石１０２ａ〜１０２ｄを固定して４極の回転
子磁極を構成したフライホイール磁石回転子１Ａと、鉄
心１０３にエキサイタコイル１０４を巻回して構成した
電機子１Ｂと、鉄心１０５にバッテリ充電用発電コイル
１０６を巻回して構成した電機子１Ｃとを備え、電機子
１Ｂ及び１Ｃは内燃機関のケース等に設けられた固定子
台板に固定されている。エキサイタコイル１０４の一端
１０４ａと接地間及び他端１０４ｂと接地間にはそれぞ
れアノードを接地側に向けたダイオードＤ1 及びＤ2 が
接続されている。

【００３０】内燃機関のクランク軸が回転し、それに伴
ってフライホイール１０１が回転すると、クランク軸の
回転に同期してエキサイタコイル１０４及びバッテリ充
電用発電コイル１０６に交流電圧が誘起する。エキサイ
タコイルの正の半サイクルの出力は点火回路２に与えら
れて該点火回路に点火エネルギーを供給するために用い
られ、負の半サイクルの出力は基準信号発生回路７に与
えられて、点火位置の計測を開始する基準位置を与える
基準信号を発生させるために用いられる。またバッテリ
充電コイル１０６の出力はレギュレータ５を通してバッ
テリ４に印加されて、該バッテリを充電するために用い
られる。

【００３１】図８（Ａ）はエキサイタコイル１０４の一
端１０４ａと接地間の電圧（エキサイタコイルの正の半
サイクルの電圧に相応している。）を示しており、図８
（Ｂ）は、エキサイタコイル１０４の他端１０４ｂと接
地間の電圧（エキサイタコイル１０４の負の半サイクル
の出力電圧に相応している。）を示している。

【００３２】本実施例では、エキサイタコイル１０４の
巻数が、エキサイタコイル単独で点火エネルギ蓄積用コ
ンデンサを充電する場合に必要とされる巻数よりも少な
く設定されるとともに、該エキサイタコイルを巻回する
鉄心１０３の断面積が、エキサイタコイル単独で点火エ
ネルギ蓄積用コンデンサを充電する場合に必要とされる
断面積よりも小さく設定されている。これにより、機関
の低速時にはエキサイタコイルから出力される電圧のピ
ーク値が点火動作を行わせるために必要な大きさよりも
充分に小さな値を示し、機関の回転速度が高速領域に入
ったときに該エキサイタコイルの出力電圧のピーク値が
点火動作を行わせるために必要な適正値を示すように、
エキサイタコイルの出力特性が設定されている。

【００３３】従って、本実施例では、エキサイタコイル
１０４が設けられた電機子１Ｂが、エキサイタコイル１
０４単独で点火エネルギ蓄積用コンデンサを充電する従
来の点火装置において必要とされたものよりも大幅に小
形化されている。

【００３４】レギュレータ５は、バッテリ４の両端の電
圧を設定範囲に保つように制御するもので、このレギュ
レータは例えば、バッテリ４の両端の電圧を検出する電
圧検出回路と、該電圧検出回路の出力電圧が設定値を超
えたときに発電コイル１０６を短絡するスイッチ回路と
により構成される。バッテリ４の出力はキースイッチＳ
Ｗを介して直流コンバータ回路６に入力されている。

【００３５】コンデンサ放電式の点火回路２は、点火コ
イルＩＧと、ダイオードＤ3 及びＤ4 と、点火エネルギ
ー蓄積用コンデンサＣ1 と、放電用サイリスタＴh1とを
備えた周知のもので、点火コイルＩＧの出力電圧は図示
しない機関の気筒に取り付けられた点火プラグＰに印加
されている。この点火回路においては、エキサイタコイ
ル１０４→ダイオードＤ3 →コンデンサＣ1 →ダイオー
ドＤ4 及び点火コイルＩＧの１次コイル→エキサイタコ
イル１０４の回路と、直流コンバータ回路６→コンデン
サＣ1 →ダイオードＤ4 及び点火コイルＩＧの１次コイ
ル→直流コンバータ回路６の回路とによりコンデンサ充
電回路が構成されている。この充電回路は、エキサイタ
コイル１０４の正の半サイクルの出力電圧と、直流コン
バータ回路６の出力電圧とによりコンデンサＣ1 を図示
の極性に充電する。

【００３６】点火位置でサイリスタＴh1のゲートに点火
信号Ｖi が与えられると、該サイリスタが導通し、コン
デンサＣ1 の電荷がサイリスタＴh1を通して点火コイル
の１次コイルｗ1 に放電する。これにより点火コイルの
２次コイルｗ2 に高電圧が誘起する。この高電圧により
点火プラグＰに火花が生じさせられて機関が点火され
る。

【００３７】なお本明細書において、磁石発電機の出力
の正負の極性は相対的なものであって、発電機が発生す
る異なる極性の半サイクルの出力電圧の内、一方の極性
の半サイクルを正の半サイクルとすれば、他の極性の半
サイクルが負の半サイクルとなる。本明細書では、エキ
サイタコイル１０４が発生する出力の両半サイクルの
内、点火エネルギー蓄積用コンデンサＣ1 の充電を行う
半サイクルを正の半サイクルとし、該コンデンサＣ1 の
充電を行わない半サイクルを負の半サイクルとする。

【００３８】マイクロコンピュータ３は、ＣＰＵ３ａ、
割り込み制御回路３ｂ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡ
Ｍ）３ｃ、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）３ｄ、カウ
ンタ３ｅ、コンパレータ３ｆ、レジスタ３ｇ、ラッチ回
路３ｈ、エッジ検出回路３ｉ、フリップフロップ回路３
ｊ及びＡ／Ｄ変換回路３ｋとを備えていて、基準信号発
生回路７が基準信号を発生したとき、及び該基準信号が
消滅したときにそれぞれ割り込み制御回路４ｂに外部割
り込み信号ＩＮＴ1 及びＩＮＴ2 が与えられるようにな
っている。また点火エネルギ蓄積用コンデンサＣ1 の一
端と接地間に接続された抵抗Ｒ1 及びＲ2 の直列回路か
らなる分圧回路の出力がエキサイタコイルの出力電圧の
検出値としてＡ／Ｄ変換回路３ｋを通してマイクロコン
ピュータ２に入力されている。

【００３９】直流コンバータ回路６は、バッテリ４から
一次電流が与えられる昇圧トランス６Ａと、昇圧トラン
スの一次コイルに対して直列に接続されて該昇圧トラン
スの一次電流をオンオフするスイッチ回路６Ｂと、スイ
ッチ回路６Ｂを制御する制御回路６Ｃとにより構成され
ている。

【００４０】図示のスイッチ回路６Ｂは、ソースが接地
されたＦＥＴ（電界効果トランジスタ）Ｆ1 と、該ＦＥ
Ｔのドレインソース間に接続されたダイオードＤ5 とに
より構成されている。ＦＥＴ Ｆ1 のゲートは抵抗Ｒ3
を通してＮＰＮトランジスタＴＲ1 のエミッタに接続さ
れ、該トランジスタＴＲ1 のコレクタは昇圧トランスの
一次コイルの一端に接続されている。昇圧トランスの一
次コイルの一端とトランジスタＴＲ1 のコレクタとの接
続点が電源端子となっていて、この電源端子はキースイ
ッチＳＷを通してバッテリ４の正極端子に接続されてい
る。トランジスタＴＲ1 のベースは抵抗Ｒ4 を通して該
トランジスタＴＲ1 のコレクタに接続されるとともに、
ＰＮＰトランジスタＴＲ2 のベースに接続されている。
トランジスタＴＲ2 のエミッタはトランジスタＴＲ1 の
エミッタに共通接続され、該トランジスタＴＲ2 のコレ
クタは接地されている。トランジスタＴＲ1 及びＴＲ2
のベースの共通接続点にはエミッタが接地されたＮＰＮ
トランジスタＴＲ3 のコレクタが接続され、トランジス
タＴＲ3 のベースと図示しない直流電源回路の出力端子
Ｅとの間、及びトランジスタＴＲ3 のベースと接地間に
それぞれ抵抗Ｒ5 及びＲ6 が接続されている。図示しな
い直流電源回路は、バッテリ４の電圧をキースイッチＳ
Ｗを通して入力として、制御回路を駆動するために適し
た一定の直流電圧を出力する。

【００４１】トランジスタＴＲ3 のベースにはエミッタ
が接地されたＮＰＮトランジスタＴＲ4 のコレクタが接
続され、該トランジスタＴＲ4 のベースと接地間にアノ
ードを接地側に向けたダイオードＤ6 が接続されてい
る。トランジスタＴＲ4 のベースはコンデンサＣ2 を介
してＮＰＮトランジスタＴＲ5 のコレクタに接続される
とともに、抵抗Ｒ7 を通して図示しない直流電源回路の
出力端子Ｅに接続されている。トランジスタＴＲ5 のエ
ミッタは接地され、該トランジスタのベースと接地間に
は抵抗Ｒ8 が接続されている。また昇圧トランス６Ａの
二次コイルの一端と接地間にアノードを接地側に向けた
ダイオードＤ7 が接続され、該ダイオードＤ7 と昇圧ト
ランスの二次コイルとの接続点にＮＰＮトランジスタＴ
Ｒ6 のベースが接続されている。トランジスタＴＲ6 の
コレクタと直流電源回路の出力端子Ｅとの間及びベース
と直流電源回路の出力端子Ｅとの間にそれぞれ抵抗Ｒ9
及びＲ10が接続され、該トランジスタのベースと接地間
には抵抗Ｒ11が接続されている。トランジスタＴＲ6 は
バッテリ４から抵抗Ｒ10を通してベース電流が与えられ
てオン状態になり、昇圧トランス６Ａの二次コイルに電
流が流れてダイオードＤ7 の両端に順方向電圧降下が生
じた時に、ベースエミッタ間が逆バイアスされてオフ状
態にされるようになっている。トランジスタＴＲ6 のコ
レクタはトランジスタＴＲ5 のコレクタに接続され、ト
ランジスタＴＲ6 がオン状態にあるときにトランジスタ
ＴＲ5 がオフ状態に保持されるようになっている。トラ
ンジスタＴＲ5 のベースにはエミッタが接地されたＮＰ
ＮトランジスタＴＲ7 のコレクタが接続され、該トラン
ジスタのベースは抵抗Ｒ12を通してマイクロコンピュー
タ３の出力ポートＢに接続されるとともに、抵抗Ｒ13を
通して接地されている。

【００４２】この例では、トランジスタＴＲ1 ないしＴ
Ｒ6 と、抵抗Ｒ4 ないしＲ11と、ダイオードＤ6 ，Ｄ7
と、コンデンサＣ2 とにより、ＦＥＴ Ｆ1 からなるス
イッチ回路を制御する制御回路６Ｃが構成されている。
またトランジスタＴＲ7 と抵抗Ｒ12及びＲ13とにより、
コンデンサＣ2 を放電させて制御回路をリセットするリ
セット回路が構成されている。昇圧トランス６Ａの二次
コイルの他端は、ダイオードＤ8 を通して点火回路２の
点火エネルギ蓄積用コンデンサＣ1 の一端に接続され、
昇圧トランス６Ａの二次コイルに誘起する電圧がダイオ
ード（整流器）Ｄ8 を通してコンデンサＣ1 に印加され
ている。

【００４３】図示の直流コンバータ回路６においては、
昇圧トランス６Ａから点火回路のコンデンサＣ1 に充電
電流が流れていないときにトランジスタＴＲ6 がオン状
態にあり、トランジスタＴＲ5 がオフ状態にある。マイ
クロコンピュータ３の動作開始時に該マイクロコンピュ
ータが各部の初期化を行なっている期間トランジスタＴ
Ｒ7 がオン状態にされ、コンデンサＣ2 の電荷がトラン
ジスタＴＲ7 とダイオードＤ6 とを通して放電させられ
る。マイクロコンピュータの各部の初期化が終了する
と、トランジスタＴＲ7 がオフ状態にされる。トランジ
スタＴＲ7 がオフ状態にされると、図示しない直流電源
回路から抵抗Ｒ7 とコンデンサＣ2 とトランジスタＴＲ
4 のベースエミッタ間とを通して電流が流れ、コンデン
サＣ2 が充電される。このコンデンサＣ2 の充電電流が
流れている間トランジスタＴＲ4 がオン状態になる。ト
ランジスタＴＲ4 がオン状態になっている間トランジス
タＴＲ3 がオフ状態になり、トランジスタＴＲ2 がオフ
状態になるため、トランジスタＴＲ1 を通してＦＥＴ
Ｆ1 のゲートに電圧が与えられる。これによりＦＥＴＦ
1 がオン状態になり、昇圧トランス６Ａに一次電流が流
れる。コンデンサＣ2 の充電が完了すると、トランジス
タＴＲ4 がオフ状態になり、トランジスタＴＲ3 がオン
状態になるため、トランジスタＴＲ2 がオン状態になっ
て、ＦＥＴＦ1 のゲートの電位をほぼ接地電位に等しく
する。これによりＦＥＴ Ｆ1 がオフ状態にされるた
め、昇圧トランス６Ａの一次コイルにそれまで流れてい
た一次電流を流し続けようとする向きの一次電圧が誘起
する。このとき昇圧トランス６Ａの二次コイルには、図
示の矢印方向の極性の昇圧された電圧が誘起する。この
電圧はダイオードＤ8 を通して点火エネルギ蓄積用コン
デンサＣ1 に印加されるため、昇圧トランス６Ａの二次
コイル→ダイオードＤ8 →コンデンサＣ1 →ダイオード
Ｄ4 及び点火コイルＩＧの一次コイル→ダイオードＤ7
→昇圧トランス６Ａの二次コイルの経路で充電電流が流
れ、ダイオードＤ7 の両端に順方向電圧降下が生じる。
この電圧降下によりトランジスタＴＲ6 のベースエミッ
タ間が逆バイアスされるため、該トランジスタＴＲ6 が
オフ状態になり、トランジスタＴＲ5 がオン状態にされ
る。トランジスタＴＲ5 がオン状態になると、コンデン
サＣ2 の電荷がトランジスタＴＲ5 とダイオードＤ6 と
を通して放電する。昇圧トランス６Ａの二次コイルから
ダイオードＤ8 を通して流れていたコンデンサＣ1 の充
電電流が消滅すると、トランジスタＴＲ6 がオン状態に
なるため、トランジスタＴＲ5 がオフ状態になり、抵抗
Ｒ7 を通してコンデンサＣ2 が充電される。これにより
トランジスタＴＲ4 がオン状態にされ、ＦＥＴ Ｆ1 の
ゲートに電圧が与えられる。

【００４４】以下同様の動作が繰り返されて、トランジ
スタＴＲ4 がオン状態になる毎にＦＥＴ Ｆ1 のゲート
に図８（Ｆ）に示すようなパルス波形の電圧が与えられ
て、該ＦＥＴがオンオフさせられ、ＦＥＴがオフ状態に
なる毎に昇圧トランス６Ａの二次コイルに昇圧されたパ
ルス波形の電圧が誘起する。

【００４５】図８（Ｇ）は、昇圧トランス６Ａからダイ
オードＤ8 を通して点火エネルギ蓄積用コンデンサＣ1
に充電電流が流れる毎にダイオードＤ7 の両端に現れる
負極性の電圧の波形を示しており、この負極性の電圧が
現れるごとにトランジスタＴＲ6 がオフ状態にされる。

【００４６】点火エネルギ蓄積用コンデンサＣ1 は、直
流コンバータ回路６から出力される一連のパルス波形の
電圧と、エキサイタコイル１０４の正の半サイクルの出
力電圧とにより図示の極性に充電される。コンデンサＣ
1 の充電電圧波形（図１のコンデンサＣ1 とサイリスタ
Ｔh1のアノードとの接続点と接地間の電圧波形）は、図
８（Ｅ）のように変化する。

【００４７】基準信号発生回路７は、コンデンサＣ3
と、トランジスタＴＲ8 と、抵抗Ｒ14ないしＲ16とから
なっている。コンデンサＣ3 の一端はエキサイタコイル
１０４の他端１０４ｂに接続され、該コンデンサＣ3 の
他端は抵抗Ｒ15を通して接地されている。コンデンサＣ
3 の両端には抵抗Ｒ14が接続され、コンデンサＣ3 の電
荷が抵抗Ｒ14を通して一定の時定数で放電させられる。
トランジスタＴＲ8 のエミッタは接地され、コレクタは
抵抗Ｒ16を通して図示しない直流電源回路の出力端子Ｅ
に接続されている。トランジスタＴＲ8 のコレクタはマ
イクロコンピュータ３の割り込み制御回路３ｂの入力端
子に接続されて、トランジスタＴＲ8 のコレクタの電位
の立下りで外部割り込み信号ＩＮＴ1 が与えられ、該コ
レクタの電位の立上りで外部割り込み信号ＩＮＴ2 が与
えられるようになっている。

【００４８】この例では、コンデンサＣ3 と抵抗Ｒ14と
の並列回路により、参照電圧発生回路が構成され、トラ
ンジスタＴＲ8 と抵抗Ｒ15及びＲ16とにより基準信号出
力回路が構成されている。

【００４９】エキサイタコイル１０４が負の半サイクル
の出力電圧を発生すると、エキサイタコイル１０４の他
端１０４ｂと接地間に図８（Ｂ）に示すような電圧が現
れる。この電圧はエキサイタコイルの負の半サイクルの
出力電圧の検出値Ｖb として基準信号発生回路７に与え
られ、この電圧Ｖb によりコンデンサＣ3 が充電され
る。

【００５０】コンデンサＣ3 の電荷は抵抗Ｒ14を通して
一定の時定数で放電する。コンデンサＣ3 の両端の電圧
のレベルは、磁石発電機の出力周波数が高くなるに従っ
て（機関の回転速度が高くなるに従って）、また磁石発
電機の出力電圧が高くなるに従って上昇していく。本実
施例では、コンデンサＣ3 の両端の電圧を参照電圧Ｖr
として用いる。この参照電圧Ｖr の変化割合は、抵抗Ｒ
14の抵抗値とコンデンサＣ3 の静電容量とにより適宜に
調整できる。

【００５１】エキサイタコイル１０４の負の半サイクル
の出力電圧の検出値Ｖb がコンデンサＣ3 の両端に得ら
れる参照電圧Ｖr 以下になっている状態では、トランジ
スタＴr8にベース電流が流れることができず、トランジ
スタＴr8がオフ状態にあるため、該トランジスタＴr8の
コレクタの電位は高レベルに保たれている。エキサイタ
コイルの負の半サイクルの出力電圧の検出値Ｖb がピー
ク値に向って上昇していく過程で角度θs1の位置でコン
デンサＣ3 の両端の電圧（参照電圧）Ｖr に一致する
と、トランジスタＴr8にベース電流が流れて該トランジ
スタがオン状態になるため、トランジスタＴr8のコレク
タの電位が高レベルから低レベル（ほぼ接地電位のレベ
ル）へと変化する。また、エキサイタコイルの負の半サ
イクルの出力電圧の検出値Ｖb のレベルがピーク値を超
えて下降していく過程で、角度θs2の位置で参照電圧Ｖ
r に一致すると、トランジスタＴr8がオフ状態になる。
従ってトランジスタＴr8のコレクタの電位は、回転角度
θに対して図８（Ｃ）に示したように変化する。

【００５２】なお厳密にいえば、エキサイタコイルの負
の半サイクルの出力電圧の検出値Ｖb が上昇していく過
程で実際にトランジスタＴr8がオン状態になるのは、検
出値Ｖb が参照電圧Ｖr を超えたときであるが、トラン
ジスタＴr8は検出値Ｖb が参照電圧Ｖr を僅かでも超え
ればオン状態になるので、トランジスタＴr8がオン状態
になる位置は、検出値Ｖb が参照電圧Ｖf に一致した位
置と見做すことができる。同様に、エキサイタコイルの
負の半サイクルの出力電圧がピークを過ぎて下降してい
く際にトランジスタＴr8がオフ状態になる位置も、負の
半サイクルの出力電圧の検出値Ｖb が参照電圧Ｖf に一
致する位置と見做すことができる。

【００５３】基準信号発生回路７の参照電圧発生回路を
構成する抵抗Ｒ14の抵抗値とコンデンサＣ3 の静電容量
とを適当に調整して、エキサイタコイル１０４の負の半
サイクルの出力電圧及び出力周波数の変化に対する参照
電圧（コンデンサＣ3 の両端の電圧）Ｖr の変化割合を
適値に調整しておくと、エキサイタコイルの負の半サイ
クルの出力電圧のレベルがピーク値に向って上昇してい
く過程で負の半サイクルの出力電圧の検出値Ｖb のレベ
ルが参照電圧Ｖr のレベルに一致する位置θs1をほぼ一
定にすることができ、またエキサイタコイルの負の半サ
イクルの出力電圧のレベルがピークを過ぎて下降してい
く過程で検出値Ｖb のレベルが参照電圧Ｖr のレベルに
一致する位置θs2をほぼ一定にすることができる。

【００５４】本実施例においては、このように、エキサ
イタコイルの負の半サイクルの出力電圧の検出値Ｖb が
参照電圧Ｖr のレベルに一致する位置（θs1及びθs2）
を一定とするように参照電圧Ｖr の変化割合を調整し
て、一定の位置θs1を基準位置とし、該基準位置におけ
るトランジスタＴr8のコレクタの電位の低下を基準信号
として用いて、この基準信号の発生時にマイクロコンピ
ュータ３に外部割り込み信号ＩＮＴ1 を与えるようにな
っている。また角度θs2の位置を機関の低速時の点火位
置（回転数に応じて変化しない固定点火位置）として用
いて、角度θs2の位置におけるトランジスタＴr8のコレ
クタの電位の立上りでマイクロコンピュータ３に外部割
り込み信号ＩＮＴ2 を与えるようになっている。

【００５５】なお本実施例においては、マイクロコンピ
ュータを駆動するために必要な電源電圧よりも十分に低
い電源電圧で基準信号発生回路７の動作を可能とするよ
うに、トランジスタＴr8として十分に感度が高いものを
用いている。

【００５６】点火信号出力回路８は、エミッタが接地さ
れたＮＰＮトランジスタＴＲ9 と、該トランジスタＴＲ
9 のコレクタに抵抗Ｒ18を通してベースが接続されたＰ
ＮＰトランジスタＴＲ10とを備え、トランジスタＴＲ9
のベースは抵抗Ｒ19を通してマイクロコンピュータの出
力ポートＡに接続されるとともに、抵抗Ｒ20を通して接
地されている。トランジスタＴＲ10のエミッタは図示し
ない直流電源回路の出力端子Ｅに接続され、該トランジ
スタＴＲ10のベースエミッタ間には抵抗Ｒ21が接続され
ている。トランジスタＴＲ10のコレクタにダイオードＤ
9 のアノードが接続され、該ダイオードＤ9 のカソード
が点火回路２のサイリスタＴh1のゲートに接続されてい
る。

【００５７】本実施例において、割り込み制御回路３ｂ
に割り込み信号ＩＮＴ1 が与えられると、フリップフロ
ップ回路３ｊがリセットされて、その正論理出力端子Ｑ
の出力が「０」になり、このときフリップフロップ回路
３ｊの出力が許可されているとマイクロコンピュータの
出力ポートＡの電位が「０」の状態になる。また割り込
み信号ＩＮＴ1 が発生すると、エッジ検出回路３ｉがそ
の立ち下がりを検出してラッチ回路３ｈを動作させる。
ラッチ回路３ｈは、割り込み信号ＩＮＴ1 が発生したと
きのカウンタ３ｅの計数値（クロックパルスの計数値）
をラッチする。割り込み制御回路３ｂは、ラッチ回路３
ｈによりカウンタ３ｅの計数値をラッチするとともに、
カウンタ３ｅをクリアする。カウンタ３ｅの計数値をラ
ッチした後すぐに該カウンタをクリアするため、ラッチ
した計数値は機関が１回転するのに要した時間に相当し
ている。本実施例では、この計数値そのものを機関の回
転速度を示す速度データＮe として用いる。従って速度
データＮe は回転速度が低い場合程大きな値を示す。

【００５８】マイクロコンピュータのＲＯＭ３ｄ内には
所定のプログラムと点火位置の演算に用いるマップとが
記憶されていて、該プログラムにより図２に示すメイン
ルーチンと、図３ないし図５に示す割り込みルーチンと
が実行される。

【００５９】図２に示すメインルーチンでは、電源が確
立したときに先ず各部の初期化（イニシャライズ）を行
い、その後各回転速度における点火位置θigを演算し
て、演算した点火位置θigをＲＡＭに記憶させる過程を
繰り返す。この点火位置の演算はＲＯＭ３ｄに記憶され
たマップを用いて補間法により行われる。この点火位置
を演算する過程により、点火位置演算手段が実現され
る。

【００６０】割り込み制御回路３ｂに基準位置で割り込
み信号ＩＮＴ1 が与えられると、図３に示す割り込み処
理が行われる。この割り込み処理では、先ずラッチ回路
３ｈによりラッチされたカウンタの計数値（機関が１回
転する間にカウンタが計数したクロックパルスの数）を
機関の回転速度を与える速度データＮe としてＲＡＭ３
ｃに記憶させる。この過程により、回転速度検出手段が
実現される。次いで、フラグを０とした後、速度データ
Ｎe が設定値Ｎ1 以上であるか否かを判定する。ここで
設定値Ｎ1 は機関の低速領域における特定の設定回転速
度（例えば１０００rpm ）を与えるものであり、点火位
置を特定の位置に固定する回転速度領域の上限を与える
ものである。速度データＮe を設定値Ｎ1 と比較した結
果、Ｎe≧Ｎ1 であるとき（回転速度が設定回転速度以
下のとき）には、フリップフロップ回路３ｊの出力が出
力ポートＡから出力されるのを禁止した後、割り込み信
号ＩＮＴ2 による割り込みを許可してメインルーチンに
復帰する。速度データＮeを設定値Ｎ1 と比較した結
果、Ｎe ＜Ｎ1 であるとき（回転速度が設定回転速度を
超えているとき）には、フリップフロップ回路３ｊの出
力が出力ポートＡから出力されるのを許可した後、演算
されている点火位置θigをレジスタ３ｇに転送し、割り
込み信号ＩＮＴ2 による割り込みを禁止した後、メイン
ルーチンに復帰する。

【００６１】回転速度が設定回転速度以下で、割り込み
信号ＩＮＴ2 が発生したときには、図４の割り込みルー
チンが実行される。この割り込みルーチンでは、先ずポ
ートＡを１とし、現在のカウンタ３ｅの計数値に一定値
αを加えた数値をレジスタ３ｇに転送する。ここでα
は、点火信号の信号幅に相当している。カウンタ３ｅの
計数値に一定値αを加えた数値をレジスタ３ｇに転送し
た後、フラグを１としてメインルーチンに復帰する。

【００６２】図４の割り込みルーチンにおいてポートＡ
が１にされると、トランジスタＴＲ9 にベース電流が流
れて該トランジスタＴＲ9 がオン状態にされるため、ト
ランジスタＴＲ10がオン状態になり、図示しない直流電
源回路からトランジスタＴＲ10とダイオードＤ9 とを通
してサイリスタＴh1に点火信号が与えられる。サイリス
タＴh1に点火信号が与えられた後、カウンタ３ｅが前記
αに相当する計数値を計数すると、カウンタの計数値が
レジスタ３ｇの内容に一致するため、コンパレータ３ｆ
がフリップフロップ回路３ｊにセット信号を与えて該フ
リップフロップ回路の出力Ｑを１にするとともに、割り
込み制御回路３ｂに割り込み信号ＩＮＴ3 を与える。Ｎ
e ≧Ｎ1 のとき（回転速度が設定回転速度以下のとき）
には、フリップフロップ回路の出力が禁止されているの
で、該フリップフロップ回路がセットされたときの出力
の変化は出力ポートの電位に影響を与えない。

【００６３】割り込み信号ＩＮＴ3 が発生すると、図５
に示す割り込みルーチンが実行される。この割り込みル
ーチンでは、先ずフラグが０であるか否かを判定する。
Ｎe≧Ｎ1 であるときには、図３の割り込みルーチンに
おいてフラグが１にされているため、ポートＡの出力を
０にしてトランジスタＴＲ9 及びＴＲ10をオフ状態にし
た後（点火信号を消滅させた後）メインルーチンに復帰
する。

【００６４】Ｎe ＜Ｎ1 のとき（機関の回転速度が設定
回転速度を超えているとき）には、基準位置θs1で実行
される図３の割り込みルーチンにおいてレジスタ３ｇに
演算された点火位置θigに相当する計数値を転送し、割
り込み信号ＩＮＴ2 による割り込みを禁止した後、メイ
ンルーチンに復帰する。機関の回転角度が点火位置に一
致して、カウンタ３ｅの計数値がレジスタの内容に一致
すると、該カウンタがフリップフロップ回路３ｊにセッ
ト信号を与えて該フリップフロップ回路３ｊの出力を１
とする。このときフリップフロップ回路３ｊの出力が許
可されているため、ポートＡの出力が１となり、トラン
ジスタＴＲ9 及びＴＲ10がオン状態にされて、サイリス
タＴh1に点火信号が与えられる。またこのときカウンタ
３ｅが割り込み制御回路３ｂに割り込み信号ＩＮＴ3 を
与えるため、図５の割り込みルーチンが実行される。図
５の割り込みルーチンでは、フラグが０であるので、カ
ウンタの現在の計数値に点火信号の信号幅に相当する値
αを加えた計数値をレジスタに転送した後フラグを１と
してメインルーチンに戻る。カウンタの計数値がレジス
タの内容に一致したときにコパレータ３ｆが割り込み信
号ＩＮＴ3 を発生するため、再び図５の割り込みルーチ
ンが実行される。このときフラグが１であるので、ポー
トＡの出力信号が０とされ、点火信号が消滅させられ
る。

【００６５】本実施例では、図３の割り込みルーチン
と、図５の割り込みルーチンと、カウンタ３ｅと、コン
パレータ３ｆと、レジスタ３ｇと、フリップフロップ回
路３ｊとにより、基準信号が発生したときに点火位置演
算手段により演算された点火位置の計測を開始して該点
火位置の計測が完了したときに演算点火位置信号を発生
する演算点火位置信号発生手段が実現される。

【００６６】また図３の割り込みルーチンにより、内燃
機関の回転速度が設定値以下であるか否かを判定して該
回転速度が設定値以下のときに演算点火位置信号により
放電用スイッチに点火信号が与えられるのを禁止して固
定点火位置信号により該点火信号が与えられるのを許可
し、該回転速度が設定値を超えているときには固定点火
位置信号により放電用スイッチに点火信号が与えられる
のを禁止して演算点火位置信号により該点火信号が与え
られるのを許可する点火信号切替え制御手段が実現され
る。更に図４の割り込みルーチンと図５の割り込みルー
チンのポートＡを０にする過程とにより固定点火位置信
号発生手段が実現される。

【００６７】エキサイタコイル１０４の出力電圧波形を
利用して基準信号を得るために、エキサイタコイルの正
の半サイクルの出力の立下りと負の半サイクルの出力の
立上りとの境界位置を検出することも考えられるが、こ
のように構成した場合には、以下に示すように基準位置
を一定とすることができない。

【００６８】図６（Ａ）はエキサイタコイル１０４に鎖
交する磁束φの波形を回転角度θに対して示したもの
で、この磁束変化によりエキサイタコイル１０４に誘起
する無負荷電圧の波形は、同図（Ｂ）に実線で示すよう
になる。エキサイタコイルの１０４の正の半サイクルで
点火エネルギー蓄積用コンデンサを充電すると、その充
電電流により電機子反作用が生じるため、エキサイタコ
イルの出力電圧の波形は図６（Ｂ）に破線で示したよう
になり、そのピークと、正の半サイクルの立下りと負の
半サイクルの立上りとの境界位置とが遅れる。回転速度
の上昇に伴ってエキサイタコイルの出力電圧が高くなっ
ていき、点火エネルギー蓄積用コンデンサの充電電流が
増大していくと、電機子反作用が増大していくため、エ
キサイタコイルの正の半サイクルの出力電圧のピーク及
び正の半サイクルの立下りと負の半サイクルの立上りと
の境界位置の遅れは、回転速度の上昇に伴って大きくな
っていく。従って、エキサイタコイルの正の半サイクル
の出力のピーク位置や正の半サイクルの立下りと負の半
サイクルの立上りとの境界位置を基準位置として用いる
ことはできない。

【００６９】またエキサイタコイル１０４の正の半サイ
クルの出力電圧が所定の参照レベルに達する位置を基準
位置とすることも考えられるが、エキサイタコイルの正
の半サイクルの出力電圧の立上がりは電機子反作用の増
大に伴って遅れていくため、このように構成した場合に
も、基準位置を一定とすることができない。

【００７０】図７の曲線イは、エキサイタコイル１０４
の正の半サイクルの立下りと負の半サイクルの立上りと
の境界位置を基準位置とした場合の、基準位置の回転速
度Ｎに対する変化を示している。

【００７１】これに対し、エキサイタコイルの負の半サ
イクルでは、点火エネルギー蓄積用コンデンサの充電が
行われないため、該負の半サイクルにおけるエキサイタ
コイルの負荷をできるだけ小さくしておくと、エキサイ
タコイル１０４の負の半サイクルの出力電圧の波形は、
該出力電圧のレベルがピーク値に向って上昇していく過
程で無負荷時の波形に一致する。従って、参照電圧Ｖr
のレベルの変化割合を適当に設定して、エキサイタコイ
ルの負の半サイクルの出力電圧のレベルが所定のスレシ
ョールドレベル（エキサイタコイルの出力電圧及び出力
周波数に応じて変化する）に一致する位置を基準位置と
すると、該基準位置は図７に破線で示した直線ロのよう
に、回転速度Ｎの如何にかかわりなくほぼ一定となる。

【００７２】また、上記の実施例のように、エキサイタ
コイル１０４の巻数を少なくするとともに鉄心１０３の
断面積を小さくして、低回転速度時にエキサイタコイル
の出力を低くし、機関の高速回転時に該エキサイタコイ
ルが点火動作に必要な電圧を誘起するように、エキサイ
タコイル１０４の出力特性を設定して、直流コンバータ
回路６の出力電圧とエキサイタコイル１０４の出力電圧
との双方により点火エネルギ蓄積用コンデンサＣ1 を充
電するようにすると、エキサイタコイル１０４の負の半
サイクルの出力電圧波形から基準信号を得るのに充分な
程度にエキサイタコイルの負の半サイクルの負荷を小さ
くしても、高速回転時に該エキサイタコイルの正の半サ
イクルの出力電圧が過度に上昇することがない。

【００７３】従って、本発明によれば、高速回転時に点
火エネルギ蓄積用コンデンサの充電電圧を過度に上昇さ
せることなく、エキサイタコイルの負の半サイクルの負
荷を小さくして、該負の半サイクルの電圧波形から基準
信号を得ることができ、信号発電機を省略することがで
きる。

【００７４】図９は、上記の実施例における点火エネル
ギ蓄積用コンデンサＣ1 の充電電圧Ｖc1と機関の回転数
との関係を示したもので、同図において破線で示した曲
線ａは、直流コンバータ回路６の出力のみにより点火エ
ネルギ蓄積用コンデンサＣ1を充電した場合を示し、鎖
線で示した直線ｂは、エキサイタコイル１０４の正の半
サイクルの出力電圧のみによりコンデンサＣ1 を充電す
るようにした場合を示している。エキサイタコイル１０
４の正の半サイクルの出力電圧と直流コンバータ回路の
出力電圧との双方によりコンデンサＣ1 を充電した場合
の充電電圧Ｖc1と回転数との関係は図９に実線で示した
曲線ｃのようになる。

【００７５】本発明においては、図９の曲線ｃで示され
た充電電圧が、低速時から高速時まで適正な範囲に入る
ように、エキサイタコイル１０４の出力特性を設定す
る。エキサイタコイル１０４の出力特性は、直流コンバ
ータ回路６による充電特性（例えば図９の曲線ａ）を勘
案して、実験的に定めればよい。

【００７６】直流コンバータ回路６によりコンデンサＣ
1 を充電するようにした場合には、高速時にコンデンサ
Ｃ1 の充電電圧が不足する傾向にあったが、本発明によ
れば、機関の高速時にもコンデンサＣ1 を適正な電圧ま
で充電することができる。またエキサイタコイルのみに
よりコンデンサを充電するようにした場合に、エキサイ
タコイルの負の半サイクルの負荷を小さくすると、その
正の半サイクルの出力電圧が高速時に過大になってコン
デンサＣ1 の充電電圧が過大になるが、本発明によれ
ば、エキサイタコイルの出力を抑えておくことにより、
高速時にコンデンサＣ1 の充電電圧が過大になるのを防
ぐことができ、低速時から高速時までコンデンサＣ1 の
充電電圧を適正な範囲に保つことができる。

【００７７】上記の実施例では、エキサイタコイル１０
４の負の半サイクルの出力電圧のピーク付近を参照電圧
と比較して、負の半サイクルの出力電圧のレベルがピー
クに向けて上昇していく過程で参照電圧のレベルに一致
したときに基準信号を発生させ、該負の半サイクルの出
力電圧のレベルがピークを過ぎて下降していく過程で参
照電圧のレベルに一致したときに基準信号を消滅させる
ようにしたが、エキサイタコイル１０４の負の半サイク
ルの出力電圧のピーク位置を検出してピーク検出信号を
出力するピーク検出回路を設けて、該ピーク検出回路か
ら得られるピーク検出信号を基準信号として用いるよう
にしてもよい。ピーク検出回路は、例えば図１０に示す
ように、ＰＮＰトランジスタＴＲ11及びＴＲ12と、ＮＰ
ＮトランジスタＴＲ13と、コンデンサＣ4 と、ダイオー
ドＤ10及びＤ11と、コンデンサＣ4 と、抵抗Ｒ22ないし
Ｒ25と、ダイオードＤ10及びＤ11とにより構成できる。
このピーク検出回路においては、トランジスタＴＲ11の
エミッタにエキサイタコイルの負の半サイクルの出力電
圧の検出値Ｖb が印加される。エキサイタコイルの負の
半サイクルの出力電圧の検出値Ｖb が印加されると、ト
ランジスタＴＲ11のエミッタ及びベースとコンデンサＣ
4 とを通して電流が流れてトランジスタＴＲ11がオン状
態になる。このときトランジスタＴＲ12はオフ状態にあ
り、トランジスタＴＲ13もオフ状態にあるため、トラン
ジスタＴＲ13のコレクタの電位は高レベルの状態にあ
る。エキサイタコイル１０４の負の半サイクルの出力電
圧がピークに達するとコンデンサＣ4 の充電が完了する
ため、トランジスタＴＲ11のベース電流が零になり、該
トランジスタＴＲ11がオフ状態になる。これによりトラ
ンジスタＴＲ12及びＴＲ13がオン状態になるため、トラ
ンジスタＴＲ13のコレクタの電位が零に立ちさがる。こ
のトランジスタのコレクタの電位の立ち下がりを基準信
号（割り込み信号ＩＮＴ1 ）として用いることができ
る。

【００７８】なおエキサイタコイル１０４の負の半サイ
クルのピーク位置を検出して基準信号を発生させる場合
には、機関の低速時の固定点火位置を演算により求める
ようにすればよい。

【００７９】本発明で用いることができる直流コンバー
タ回路はバッテリから昇圧トランスの１次コイルに流す
電流をオンオフさせて、該昇圧トランスの２次コイルに
バッテリの電圧よりも高い電圧を誘起させるものであれ
ばよく、上記実施例に示されたものに限定されない。例
えば、所定の周波数のパルス信号を発生する発振器を備
えて、該発振器の出力パルスに同期させてスイッチ回路
６Ｂをオンオフさせるようにした直流コンバータ回路を
用いることもできる。

【００８０】以上本発明の好ましい実施例について説明
したが、本明細書に開示した主な発明の態様を挙げると
下記の通りである。

【００８１】（１） 点火コイルと、前記点火コイルの
１次側に設けられた点火エネルギー蓄積用コンデンサ
と、前記コンデンサを一方の極性に充電するコンデンサ
充電回路と、点火信号が与えられたときに導通して前記
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、内燃機関の点火位置の計測を開始
する基準位置で基準信号を発生する基準信号発生回路
と、内燃機関の各回転速度における点火位置を演算する
点火位置演算手段と、前記基準信号が発生したときに点
火位置演算手段により演算された点火位置の計測を開始
して該点火位置の計測が完了したときに演算点火位置信
号を発生する演算点火位置信号発生手段とを備え、前記
演算点火位置信号が発生したときに前記放電用スイッチ
に点火信号を与えるコンデンサ放電式内燃機関用点火装
置において、固定子側に少なくともコンデンサ充電用の
エキサイタコイルを有して、内燃機関の回転に同期して
前記エキサイタコイルから交流電圧を出力する磁石発電
機と、バッテリと、前記バッテリから一次電流が与えら
れる昇圧トランスと該昇圧トランスの一次電流をオンオ
フするスイッチ手段とを備えて前記バッテリの電圧より
も高い電圧を昇圧トランスの二次側から整流器を通して
出力する直流コンバータ回路とを具備し、前記コンデン
サ充電回路は、前記エキサイタコイルの正の半サイクル
の出力電圧と前記直流コンバータ回路の出力電圧との双
方により前記点火エネルギ蓄積用コンデンサを充電する
ように構成され、前記基準信号発生回路は、前記エキサ
イタコイルの負の半サイクルの出力電圧及び出力周波数
の変化に伴ってレベルが変化する参照電圧を発生する参
照電圧発生回路と、前記エキサイタコイルの負の半サイ
クルの出力電圧のレベルがピークに向けて上昇していく
過程で該負の半サイクルの出力電圧のレベルが前記参照
電圧のレベルに一致したときに前記基準信号を発生さ
せ、前記エキサイタコイルの負の半サイクルの出力電圧
のレベルがピークを過ぎて下降していく過程で前記参照
電圧のレベル未満になったときに前記基準信号を消滅さ
せる基準信号出力回路とからなり、前記エキサイタコイ
ルの負の半サイクルの出力電圧のピーク値及び周波数の
如何に係わりなく前記基準信号の発生位置を一定とする
ように、前記参照電圧のレベルの変化割合が調整され、
内燃機関の低速時に前記エキサイタコイルの正の半サイ
クルの出力電圧のピーク値が点火動作に必要な点火エネ
ルギ蓄積用コンデンサの充電電圧よりも低い値を示し、
内燃機関の高速時に該エキサイタコイルの正の半サイク
ルの出力電圧のピーク値が点火動作に必要な点火エネル
ギ蓄積用コンデンサの充電電圧に達するように、前記エ
キサイタコイルの巻数と該エキサイタコイルを巻回する
鉄心の断面積とが設定されていることを特徴とするコン
デンサ放電式内燃機関用点火装置。

【００８２】（２） 前記参照電圧発生回路は、前記エ
キサイタコイルの負の半サイクルの出力電圧により充電
されるコンデンサと該コンデンサに対して並列に接続さ
れた放電用抵抗とを備えて該コンデンサの両端に前記参
照電圧を発生する上記１項に記載のコンデンサ放電式内
燃機関用点火装置。

【００８３】（３） 前記基準信号が消滅する位置で固
定点火位置信号を発生する固定点火位置信号発生手段
と、内燃機関の回転速度が設定値以下であるか否かを判
定して該回転速度が設定値以下のときに前記演算点火位
置信号により前記放電用スイッチに点火信号が与えられ
るのを禁止して固定点火位置信号により該点火信号が与
えられるのを許可し、該回転速度が設定値を超えている
ときには前記固定点火位置信号により前記放電用スイッ
チに点火信号が与えられるのを禁止して前記演算点火位
置信号により該点火信号が与えられるのを許可する点火
信号切替え制御手段とを更に具備したことを特徴とする
上記１項または２項に記載のコンデンサ放電式内燃機関
用点火装置。

【００８４】（４） 点火コイルと、前記点火コイルの
１次側に設けられた点火エネルギー蓄積用コンデンサ
と、前記コンデンサを一方の極性に充電するコンデンサ
充電回路と、点火信号が与えられたときに導通して前記
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、内燃機関の点火位置の計測を開始
する基準位置で基準信号を発生する基準信号発生回路
と、内燃機関の各回転速度における点火位置を演算する
点火位置演算手段と、前記基準信号が発生したときに点
火位置演算手段により演算された点火位置の計測を開始
して該点火位置の計測が完了したときに演算点火位置信
号を発生する演算点火位置信号発生手段とを備え、前記
演算点火位置信号が発生したときに前記放電用スイッチ
に点火信号を与えるコンデンサ放電式内燃機関用点火装
置において、固定子側に少なくともコンデンサ充電用の
エキサイタコイルを有して、内燃機関の回転に同期して
前記エキサイタコイルから交流電圧を出力する磁石発電
機と、バッテリと、前記バッテリから一次電流が与えら
れる昇圧トランスと該昇圧トランスの一次電流をオンオ
フするスイッチ手段とを備えて前記バッテリの電圧より
も高い電圧を昇圧トランスの二次側から整流器を通して
出力する直流コンバータ回路とを具備し、前記コンデン
サ充電回路は、前記エキサイタコイルの正の半サイクル
の出力電圧と前記直流コンバータ回路の出力電圧との双
方により前記点火エネルギ蓄積用コンデンサを充電する
ように構成され、前記基準信号発生回路は、前記エキサ
イタコイルの負の半サイクルの出力電圧のピーク位置を
検出したときに信号を出力するピーク検出回路からなっ
ていて、該ピーク検出回路の出力信号が前記基準信号と
して用いられ、内燃機関の低速時に前記エキサイタコイ
ルの正の半サイクルの出力電圧のピーク値が点火動作に
必要な点火エネルギ蓄積用コンデンサの充電電圧よりも
低い値を示し、内燃機関の高速時に該エキサイタコイル
の正の半サイクルの出力電圧のピーク値が点火動作に必
要な点火エネルギ蓄積用コンデンサの充電電圧に達する
ように、前記エキサイタコイルの巻数と該エキサイタコ
イルを巻回する鉄心の断面積とが設定されていることを
特徴とするコンデンサ放電式内燃機関用点火装置。

【００８５】（５） 前記磁石発電機は、前記エキサイ
タコイルの外に、バッテリ充電用の発電コイルを有し
て、該バッテリ充電用発電コイルの出力がレギュレータ
（電圧調整器）を介して前記バッテリに印加されている
上記１ないし４項のいずれか１つに記載のコンデンサ放
電式内燃機関用点火装置。

【００８６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、バッテ
リの電圧を昇圧する直流コンバータ回路を設けて、該直
流コンバータ回路の出力電圧とエキサイタコイルの出力
電圧との双方により点火エネルギ蓄積用コンデンサを充
電するようにしたので、機関の低速時には低い電圧を誘
起し、機関の高速領域に入ってから点火動作に必要な高
い電圧を誘起するようにエキサイタコイルの出力特性を
設定することができる。そのため、機関の低速時には主
として直流コンバータ回路の出力電圧により点火エネル
ギ蓄積用コンデンサを充電し、機関の高速時には主とし
てエキサイタコイルの出力電圧により点火エネルギ蓄積
用コンデンサを充電して、機関の低速領域から高速領域
まで点火エネルギ蓄積用コンデンサの充電電圧を適正な
範囲に維持することができ、エキサイタコイルの負の半
サイクルの負荷を小さくした場合に、機関の高速時に点
火エネルギ蓄積用コンデンサの充電電圧が過大になるの
を防ぐことができる。従って、高速領域で点火エネルギ
蓄積用コンデンサの充電電圧を過大にすることなく、エ
キサイタコイルの負の半サイクルの出力を利用して基準
信号を発生させる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した回路構成図である。

【図２】本発明の実施例においてマイクロコンピュータ
により実行されるメインルーチンのアルゴリズムを示す
フローチャートである。

【図３】本発明の実施例において基準信号が発生したと
きにマイクロコンピュータにより実行される割り込みル
ーチンのアルゴリズムを示すフローチャートである。

【図４】本発明の実施例において基準信号が消滅したと
きにマイクロコンピュータにより実行される割り込みル
ーチンのアルゴリズムを示すフローチャートである。

【図５】本発明の実施例において点火位置が計測された
ときに実行される割り込みルーチンのアルゴリズムを示
したフローチャートである。

【図６】エキサイタコイルに鎖交する磁束とエキサイタ
コイルの誘起電圧とを示した波形図である。

【図７】エキサイタコイルの正の半サイクルの立下りと
負の半サイクルの立上りとの境界位置を利用して基準位
置を定めるようにした場合、及びエキサイタコイルの負
の半サイクルの出力のピーク位置を利用して基準位置を
定めるようにした場合の基準位置の回転速度に対する変
化の特性を比較して示した線図である。

【図８】図１の実施例の各部の信号波形を示した波形図
である。

【図９】直流コンバータ回路の出力電圧のみによりコン
デンサを充電するようにした場合、エキサイタコイルの
出力電圧のみによりコンデンサを充電するようにした場
合及び直流コンバータ回路の出力電圧及びエキサイタコ
イルの出力電圧の双方によりコンデンサを充電するよう
にした場合のコンデンサの充電電圧と回転数との関係を
示した線図である。

【図１０】本発明で用いることができる基準信号発生回
路の変形例を示した回路図である。

【符号の説明】

１ 磁石発電機 １０４ エキサイタコイル ２ 点火回路 ３ マイクロコンピュータ ４ バッテリ ６ 直流コンバータ回路 ７ 基準信号発生回路 ９ 点火信号出力回路

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−81758（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−195458（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−147074（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−6571（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02P 3/08 301 - 302

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 点火コイルと、前記点火コイルの１次側
   に設けられた点火エネルギー蓄積用コンデンサと、前記
   コンデンサを一方の極性に充電するコンデンサ充電回路
   と、点火信号が与えられたときに導通して前記コンデン
   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、内燃機関の点火位置の計測を開始する基準
   位置で基準信号を発生する基準信号発生回路と、内燃機
   関の各回転速度における点火位置を演算する点火位置演
   算手段と、前記基準信号が発生したときに点火位置演算
   手段により演算された点火位置の計測を開始して該点火
   位置の計測が完了したときに演算点火位置信号を発生す
   る演算点火位置信号発生手段とを備え、前記演算点火位
   置信号が発生したときに前記放電用スイッチに点火信号
   を与えるコンデンサ放電式内燃機関用点火装置におい
   て、 固定子側に少なくともコンデンサ充電用のエキサイタコ
   イルを有して、内燃機関の回転に同期して前記エキサイ
   タコイルから交流電圧を出力する磁石発電機と、 バッテリと、 前記バッテリから一次電流が与えられる昇圧トランスと
   該昇圧トランスの一次電流をオンオフするスイッチ回路
   とを備えて前記バッテリの電圧よりも高い電圧を昇圧ト
   ランスの二次側から整流器を通して出力する直流コンバ
   ータ回路とを具備し、 前記コンデンサ充電回路は、前記エキサイタコイルの正
   の半サイクルの出力電圧と前記直流コンバータ回路の出
   力電圧との双方により前記点火エネルギ蓄積用コンデン
   サを充電するように構成され、 前記基準信号発生回路は、前記エキサイタコイルの負の
   半サイクルの出力電圧及び出力周波数の変化に伴ってレ
   ベルが変化する参照電圧を発生する参照電圧発生回路
   と、前記エキサイタコイルの負の半サイクルの出力電圧
   のレベルがピークに向けて上昇していく過程で該負の半
   サイクルの出力電圧のレベルが前記参照電圧のレベルに
   一致したときに前記基準信号を発生させ、前記エキサイ
   タコイルの負の半サイクルの出力電圧のレベルがピーク
   を過ぎて下降していく過程で前記参照電圧のレベルに一
   致したときに前記基準信号を消滅させる基準信号出力回
   路とからなり、 前記エキサイタコイルの負の半サイクルの出力電圧のピ
   ーク値及び周波数の如何に係わりなく前記基準信号の発
   生位置を一定とするように、前記参照電圧のレベルの変
   化割合が調整されていることを特徴とするコンデンサ放
   電式内燃機関用点火装置。
2. 【請求項２】 前記参照電圧発生回路は、前記エキサイ
   タコイルの負の半サイクルの出力電圧により充電される
   コンデンサと該コンデンサに対して並列に接続された放
   電用抵抗とを備えて該コンデンサの両端に前記参照電圧
   を発生する請求項１に記載のコンデンサ放電式内燃機関
   用点火装置。
3. 【請求項３】 前記基準信号が消滅する位置で固定点火
   位置信号を発生する固定点火位置信号発生手段と、 内燃機関の回転速度が設定値以下であるか否かを判定し
   て該回転速度が設定値以下のときに前記演算点火位置信
   号により前記放電用スイッチに点火信号が与えられるの
   を禁止して固定点火位置信号により該点火信号が与えら
   れるのを許可し、該回転速度が設定値を超えているとき
   には前記固定点火位置信号により前記放電用スイッチに
   点火信号が与えられるのを禁止して前記演算点火位置信
   号により該点火信号が与えられるのを許可する点火信号
   切替え制御手段とを更に具備したことを特徴とする請求
   項１または２に記載のコンデンサ放電式内燃機関用点火
   装置。