JP3123294B2 - 内燃機関用無接点点火装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関を点火するた
めに用いる無接点点火装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、内燃機関用無接点点火装置は、
点火信号が与えられたときに点火用の高電圧を発生する
点火回路と、内燃機関の所定の点火位置で点火回路に点
火信号を与える点火位置制御装置とにより構成される。

【０００３】図３は従来のこの種の点火装置の構成例を
示したもので、同図において１は点火回路、２´は点火
位置制御装置である。点火回路１は、点火コイル１０１
と、内燃機関により駆動される磁石発電機内に設けられ
たエキサイタコイル１０２と、点火コイルの１次側に設
けられてエキサイタコイル１０２の図示の実線矢印方向
の正の半サイクルの出力でダイオード１０３を通して図
示の極性に充電される点火エネルギー蓄積用コンデンサ
１０４と、導通した際にコンデンサ１０４の電荷を点火
コイル１０１の１次コイルに放電させるように設けられ
た放電用サイリスタ１０５と、機関の気筒に取付けられ
て点火コイル１０１の２次コイルに接続された点火プラ
グ１０６とからなっている。

【０００４】点火位置制御回路２´は、エキサイタコイ
ル１０２を電源として直流定電圧を出力する電源回路２
０１と、内燃機関の上死点（機関のピストンが上死点に
達した時のクランク軸の回転角度位置）よりも進角した
位置に設定されたクランク軸の第１の回転角度位置と該
第１の回転角度位置よりも位相が遅れた位置に設定され
た第２の回転角度位置とでそれぞれ尖頭波状の第１及び
第２の信号Ｖs1及びＶs2を発生する信号発電機２０２
と、第１の信号Ｖs1及び第２の信号Ｖs2を入力として定
常運転時の点火位置を演算し、演算した点火位置で点火
信号を発生する点火位置演算部２０３とを備え、点火位
置演算部２０３から得られる点火信号が定常運転時の点
火信号としてダイオード２０４を通してサイリスタ１０
５のゲートに供給されている。

【０００５】電源回路２０１は、エキサイタコイル１０
２の負の半サイクルの出力（点火エネルギーを供給する
ためには用いられない半サイクル）で充電される電源コ
ンデンサと、該電源コンデンサの両端の電圧を一定に保
つように該コンデンサの充電を制御する回路とにより構
成されていて、電源コンデンサの両端に直流定電圧を発
生する。

【０００６】信号発電機２０２は、所定の極弧角を有す
るリラクタ（誘導子）を備えたロータと、ロータのリラ
クタにより磁束変化が生じさせられて信号電圧を誘起す
る信号発電子とからなる周知のものである。この信号発
電機２０２は、そのロータが内燃機関の回転軸に取付け
られていて、図４に示したように、内燃機関の上死点よ
りも位相が進んだ第１の位置θ1 で第１の信号Ｖs1を発
生し、第１の信号Ｖs1よりも位相が遅れた第２の位置θ
2 で第２の信号Ｖs2を発生する。なおこれらの信号の発
生位置は、それぞれの信号の大きさがスレショールドレ
ベルＶt に達する位置とする。通常は第１の位置θ1 が
機関の最大進角位置に設定され、第２の位置θ2 が最小
進角位置に設定される。

【０００７】点火位置演算部２０３は、所定の積分演算
を行うことにより得た積分信号を基準信号と比較するこ
とにより各回転数における点火位置を演算して演算した
点火位置で点火信号を出力するアナログ演算回路や、機
関の各回転数における点火位置を所定のマップを用いて
補間法により演算して、演算した点火位置で点火信号を
発生するマイクロコンピュータ等により構成される。

【０００８】また信号発電機２０２が発生する第２の信
号Ｖs2が、機関の始動時の点火信号として、ダイオード
２０５を通してサイリスタ１０５のゲートに供給されて
いる。この例では、点火位置演算部２０３とダイオード
２０４とにより定常運転時点火信号供給回路が構成さ
れ、信号発電機２０２とダイオード２０５とにより始動
時点火信号供給回路が構成されている。

【０００９】図３の点火装置において、エキサイタコイ
ル１０２は、機関の回転に同期して正負の半サイクルの
電圧を誘起する。エキサイタコイル１０２が正の半サイ
クルの電圧を発生すると、該エキサイタコイルからダイ
オード１０３と点火コイルの１次コイルとを通して点火
エネルギー蓄積用コンデンサ１０４が図示の極性に充電
される。内燃機関の点火位置で点火位置制御装置２´が
サイリスタ１０５に点火信号を供給すると、該サイリス
タ１０５が導通してコンデンサ１０４の電荷を点火コイ
ル１０１の１次コイルに放電させる。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、該磁束変化によ
り点火コイル１０１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１０６に印加されるため、該点
火プラグで火花が生じ、機関が点火される。

【００１０】機関の始動時には、点火位置演算部２０３
が点火位置の演算を行うことができないため、信号発電
機２０２が第２の位置θ2 で発生する第２の信号Ｖs2を
点火信号として点火回路１に与えるようにしている。

【００１１】図５は機関が要求する点火特性の代表的な
例を例示したもので、同図に実線で示した例では、始動
時及び設定回転数Ｎ1 未満の低速領域で点火位置を第２
の位置θ2 とし、設定回転数Ｎ1 で点火位置を第１の位
置θ1 にステップ状に進角させている。また図５（Ｂ）
に破線で示した例では、始動時及び設定回転数Ｎ1 未満
の低速領域で点火位置を第２の位置θ2 とし、設定回転
数Ｎ1 からＮ2 までの領域で点火位置θi を第２の位置
θ2 から第１の位置θ1 まで直線的に進角させている。

【００１２】なお図５においてＢ．Ｔ．Ｄ．Ｃは、点火
位置θi が機関の上死点よりも前の位置であること（be
fore top dead center) を意味している。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従来の点火装置では、
信号発電機から得られる第２の信号Ｖs2そのものを始動
時の点火信号として点火回路に与えていたため、始動時
に第２の信号Ｖs2が点火回路１のトリガレベルに達する
までの間点火動作が行われない。従ってこの点火装置を
用いた場合には、第２の信号Ｖs2の大きさが点火回路の
トリガレベルに達する回転数が点火動作開始回転数とな
る。

【００１４】そのため、従来の点火装置を用いた場合に
は、信号発電機に設けられている磁石の性能のばらつき
や、信号発電機のロータとステータとの間のギャップの
ばらつき、或いは点火回路のトリガレベルのばらつき
（上記の例ではサイリスタ１０５のトリガレベルのばら
つき）等により、点火動作開始回転数が変動し、機関の
始動性能が一定しないという問題があった。

【００１５】また従来の点火装置のように、第２の信号
そのものを点火信号として用いた場合には、機関の回転
数の上昇に伴う第２の信号のレベルの上昇によって点火
位置（第２の信号が点火回路のトリガレベルに達する位
置）が進角するため、始動時及び低速時の点火位置を図
５に示したように一定に保つことは困難であった。

【００１６】本発明の目的は、点火動作開始回転数が信
号発電機の性能や点火回路のトリガレベル等の影響を受
けないようにして、機関の始動性能の安定化を図り、品
質の向上を図った内燃機関用無接点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、点火信号が与
えられたときに点火用の高電圧を発生する点火回路と、
内燃機関の上死点よりも進角した位置に設定された第１
の回転角度位置と該第１の回転角度位置よりも位相が遅
れた位置に設定された第２の回転角度位置とでそれぞれ
尖頭波状の第１及び第２の信号を発生する信号発電機
と、第１の信号及び第２の信号を入力として定常運転時
の点火位置を演算して演算した点火位置で点火回路に点
火信号を与える定常運転時点火信号供給回路と、内燃機
関の始動時に点火回路に点火信号を与える始動時点火信
号供給回路とを備えた内燃機関用無接点点火装置に係わ
るものである。

【００１８】本発明においては、上記始動時点火信号供
給回路が、直流電圧を発生する電源回路と、第２の信号
のピークを検出するために第２の信号がピークに達する
までの間該第２の信号により充電されるピーク検出用コ
ンデンサと、直流電源により 駆動されてピーク検出用コ
ンデンサに充電電流が流れている間導通し、第２の信号
がピークに達してピーク検出用コンデンサの充電が停止
したときに該第２の信号のピークを検出するために遮断
状態になるピーク検出用半導体スイッチと、直流電源に
より駆動されてピーク検出用半導体スイッチが遮断状態
になったときに生じる該ピーク検出用半導体スイッチの
両端の電圧の立上りで微分パルスを発生する微分回路と
を備えており、該微分パルスが点火信号として点火回路
に与えられる。

【００１９】なお上記電源回路は、直流電圧を発生する
ものであればよく、エキサイタコイル等の磁石発電機内
の発電コイルの出力を利用したものや、バッテリを電源
としたもの等任意のものを用いることができる。

【００２０】本発明において、機関の始動時に始動時用
の点火信号により点火回路がトリガされるのはもちろん
であるが、機関の始動後も点火位置演算部で演算される
点火位置が第２の信号のピーク位置よりも進角した位置
となるまでの間は、始動時用の点火信号により点火回路
がトリガされる。

【００２１】

【作用】上記のように構成すると、必ず第２の信号がピ
ークに達する位置で始動時用の点火信号を発生させるこ
とができるため、始動時の点火位置を一定とすることが
できる。

【００２２】また上記のように構成すると、信号発電機
の出力がピーク検出用半導体スイッチをトリガするため
に必要とされる微小レベルに達すれば直ちに点火信号を
発生させることができるため、点火動作開始回転数を従
来よりも大幅に低くすることができ、機関の始動性能を
高めることができる。

【００２３】更に、上記のように構成すると、機関の始
動時に十分な回転数が得られる場合でも、信号発電機
は、低速時に大きな出力を発生する必要がないため、信
号発電機として小形で安価なものを用いることができ
る。

【００２４】

【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は点火回路、２は点火位置制御装置である。
点火回路１は図３に示した従来の点火装置で用いたもの
と同様である。

【００２５】点火位置制御装置２は、電源回路２０１
と、信号発電機２０２と、点火位置演算部２０３と、ダ
イオード２０４と、ピーク検出回路２０６と、微分回路
２０７と、ダイオード２０５とからなっている。

【００２６】電源回路２０１は、図３の従来例で説明し
たものと同様のもので、エキサイタコイル１０２の負の
半サイクルの出力で電源コンデンサを充電するととも
に、該コンデンサの両端の電圧を一定値に制限して直流
定電圧を出力する。

【００２７】信号発電機２０２は従来の点火装置で用い
られていたものと同様のもので、図２（Ａ）に示したよ
うに、内燃機関の上死点よりも進角した位置に設定され
た第１の回転角度位置θ1 と該第１の回転角度位置より
も位相が遅れた位置に設定された第２の回転角度位置θ
2 とでそれぞれ尖頭波状の第１及び第２の信号Ｖs1及び
Ｖs2を発生する。

【００２８】点火位置演算部２０３は、アナログ演算回
路またはマイクロコンピュータからなっていて、第１の
信号Ｖs1及び第２の信号Ｖs2を入力として、機関の各回
転数における点火位置を演算し、演算した点火位置で定
常運転時の点火信号Ｖi1を発生する。この点火信号Ｖi1
はダイオード２０４を通して点火回路１のサイリスタ１
０５のゲートに与えられている。

【００２９】ピーク位置検出回路２０６は、第２の信号
Ｖs2がピークに達する位置を検出する回路で、信号発電
機の非接地側の出力端子に一端が接続されて第２の信号
の ピークを検出するために第２の信号Ｖs2がピークに達
するまでの間該第２の信号により充電されるピーク検出
用コンデンサＣ1 と、コンデンサＣ1 の他端にベースが
接続されエミッタが接地されたＮＰＮトランジスタＴr1
と、トランジスタＴr1のベースエミッタ間にアノードを
接地側に向けて接続されたダイオードＤ1 と、トランジ
スタＴr1のコレクタと電源回路２０１の出力端子との間
に接続された抵抗Ｒ1 とからなっている。この例では、
トランジスタＴr1により、直流電源により駆動されてピ
ーク検出用コンデンサＣ1 に充電電流が流れている間導
通し、第２の信号Ｖs2がピークに達してピーク検出用コ
ンデンサの充電が停止したときに第２の信号のピークを
検出するために遮断状態になるピーク検出用半導体スイ
ッチが構成されている。

【００３０】微分回路２０７は、トランジスタＴr1のコ
レクタに一端が接続された微分コンデンサＣ2 と、微分
コンデンサＣ2 の他端と接地間にアノードを接地側に向
けた状態で接続されたダイオードＤ2 と、ダイオードＤ
2 の両端に並列に接続された抵抗Ｒ2 とからなってい
る。

【００３１】上記の実施例において、点火回路１の動作
は図３に示した従来例で説明したものと同様である。信
号発電機２０２が第２の信号Ｖs2を発生すると、該信号
によりピーク検出用コンデンサＣ1 が充電され、その充
電電流がトランジスタＴr1にベース電流として流れる。
そのためトランジスタＴr1が導通し、微分コンデンサＣ
2 の電荷がコンデンサＣ2 →トランジスタＴr1→ダイオ
ードＤ2 の経路で放電させられる。第２の信号Ｖs2がピ
ークに達すると、コンデンサＣ1 の充電が停止するた
め、トランジスタＴr1にベース電流が流れなくなり、該
トランジスタが遮断状態になる。図２（Ｂ）はこのトラ
ンジスタＴr1のオンオフ動作を示している。トランジス
タＴr1が遮断状態になった瞬間に、トランジスタＴr1の
コレクタエミッタ間の電圧によりコンデンサＣ2 が充電
される。この充電電流は抵抗Ｒ2 を通して流れるため、
該抵抗Ｒ2 の両端に図２（Ｃ）に示すような微分パルス
が発生する。この微分パルスが始動時用の点火信号Ｖio
として点火回路１に与えられる。

【００３２】点火位置演算部２０３により演算される点
火位置が第２の信号のピーク位置θ3 よりも進角した位
置となる回転数まで、この始動時用の点火信号により点
火回路がトリガされる。

【００３３】上記のように構成すると、第２の信号Ｖs2
がトランジスタＴr1をトリガするために必要な微小レベ
ルに達したときに始動時用の点火信号を得ることができ
るため、同一の信号発電機を用いた場合、点火動作開始
回転数を低くして機関の始動性を向上させることができ
る。また同じ点火動作開始回転数を従来と同一としてよ
い場合には、信号発電機として性能が比較的低い安価な
ものを用いることができる。

【００３４】更に、第２の信号のピーク位置は信号発電
機の機械的な構成により決まるため、始動時用の点火信
号の発生位置を常に一定とすることができ、始動時及び
低速時の機関の動作を安定にすることができる。

【００３５】上記の実施例では、点火回路としてコンデ
ンサ放電式の回路を用いたが、本発明で用いる点火回路
は、点火信号が与えられたときに点火コイルの１次電流
に急激な変化を生じさせて点火コイルの２次コイルに高
電圧を誘起させるようにしたものであればよく、電流遮
断形の回路を用いる場合にも本発明を適用することがで
きる。

【００３６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、必ず第
２の信号がピークに達する位置で始動時用の点火信号を
発生させることができるため、信号発電機の性能のばら
つきや点火回路のトリガレベルのばらつきの有無の如何
にかかわらず、始動時の点火位置を一定として始動性を
向上させることができる。

【００３７】また本発明によれば、信号発電機の出力が
ピーク検出用半導体スイッチをトリガするために必要と
される微小レベルに達したときに直ちに点火信号を発生
させることができるため、点火動作開始回転数を従来よ
りも大幅に低くして、機関の始動性能を高めることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示した回路図である。

【図２】本発明の実施例の各部の信号波形を示す波形図
である。

【図３】従来例を示した回路図である。

【図４】従来の点火装置で用いていた信号発電機から得
られる信号波形を示した波形図である。

【図５】内燃機関用点火装置の代表的な特性を示した線
図である

【符号の説明】

１ 点火回路 １０１ 点火コイル １０２ エキサイタコイル １０３ ダイオード １０４ コンデンサ １０５ サイリスタ １０６ 点火プラグ ２ 点火位置制御装置 ２０１ 電源回路 ２０２ 信号発電機 ２０３ 点火位置演算部 ２０４ ダイオード ２０５ ダイオード ２０６ ピーク検出回路 ２０７ 微分回路 Ｃ1 ピーク検出用コンデンサ Ｔr1 トランジスタ（ピーク検出用半導体スイッチ） Ｃ2 微分コンデンサ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−237167（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−144273（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02P 5/155 F02P 5/15

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 点火信号が与えられたときに点火用の高
   電圧を発生する点火回路と、内燃機関の上死点よりも進
   角した位置に設定された第１の回転角度位置と該第１の
   回転角度位置よりも位相が遅れた位置に設定された第２
   の回転角度位置とでそれぞれ尖頭波状の第１及び第２の
   信号を発生する信号発電機と、前記第１の信号及び第２
   の信号を入力として定常運転時の点火位置を演算して演
   算した点火位置で前記点火回路に点火信号を与える定常
   運転時点火信号供給回路と、内燃機関の始動時に前記点
   火回路に点火信号を与える始動時点火信号供給回路とを
   備えた内燃機関用無接点点火装置において、 前記始動時点火信号供給回路は、 直流電圧を発生する電源回路と、 前記第２の信号のピークを検出するために前記第２の信
   号がピークに達するまでの間該第２の信号により充電さ
   れるピーク検出用コンデンサと、 前記直流電源により駆動されて前記ピーク検出用コンデ
   ンサに充電電流が流れている間導通し、前記第２の信号
   がピークに達して前記ピーク検出用コンデンサの充電が
   停止したときに該第２の信号のピークを検出するために
   遮断状態になるピーク検出用半導体スイッチと、 前記直流電源により駆動されて前記ピーク検出用半導体
   スイッチが遮断状態になったときに生じる該ピーク検出
   用半導体スイッチの両端の電圧の立上りで微分パルスを
   発生する微分回路とからなり、 前記微分パルスが前記点火信号として点火回路に与えら
   れていることを特徴とする内燃機関用無接点点火装置。