JP3757789B2 - コンデンサ放電式内燃機関用点火装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流電源部の出力電圧を昇圧して得た電圧で点火用のコンデンサを充電する直流電圧昇圧式のコンデンサ放電式内燃機関点火装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンデンサ放電式の内燃機関点火装置（ＣＤＩ）は、点火コイルと、該点火コイルの一次側に設けられて比較的高い電圧（通常は２００［Ｖ］以上の電圧）まで充電される点火用コンデンサと、点火信号が与えられた時に導通して該点火用コンデンサに蓄積された電荷を点火コイルの一次コイルを通して放電させるように設けられた放電用スイッチと、点火コイルの二次コイルに接続されて該二次コイルに誘起する点火用高電圧が印加された時に火花放電を生じる点火プラグとを備えた点火回路と、点火用コンデンサを充電する充電用電源部と、内燃機関の点火位置で放電用スイッチに点火信号を与える点火制御部とにより構成される。
【０００３】
点火用コンデンサを充電する充電用電源部としては、内燃機関により駆動される磁石発電機内に設けたエキサイタコイルの整流出力により点火用コンデンサを充電するようにしたＡＣ方式のものと、直流電源部の出力電圧を昇圧回路（ＤＣ−ＤＣコンバータ回路）により昇圧して得た電圧で点火用コンデンサを充電するようにした直流電圧昇圧式（ＤＣ式という。）のものとが用いられている。
【０００４】
ＤＣ式の充電用電源部は、例えば、特開平９−２０９８９３号に示されているように、直流電源部と、該直流電源部の出力を昇圧する昇圧回路とにより構成される。昇圧回路は、直流電源部の出力電圧が一次コイルに印加される昇圧トランスと、昇圧ランスの一次コイルを通して流れる一次電流をオンオフするように設けられたチョッパ用スイッチと、一次電流が設定値未満の時にはチョッパ用スイッチをオン状態に保ち、一次電流が設定された遮断値に達した時にチョッパ用スイッチをオフ状態にして一次電流を遮断するようにチョッパ用スイッチを制御するチョッパ用スイッチ制御回路とにより構成される。
【０００５】
このようなＤＣ式の充電用電源部を用いると、磁石発電機内に巻数が多いエキサイタコイルを設ける必要がないため、磁石発電機を小形に構成することができる。
【０００６】
ＤＣ式の充電用電源部において、昇圧トランスの鉄心を流れる磁束が飽和すると、チョッパ用スイッチに大きな短絡電流が流れるため、一次電流の遮断値は、昇圧トランスの鉄心を流れる磁束を飽和させる値よりも僅かに小さい値に設定する必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、ＤＣ式の充電用電源部では、昇圧動作を効率よく行わせるために、一次電流の遮断値を、昇圧トランスの鉄心を流れる磁束が飽和する直前の大きな電流値としている。しかしながら、このように、一次電流の遮断値を大きい値に設定すると、直流電源部に設けられているバッテリが消耗していて、電源電圧が低いときに一次電流が遮断値に達することができなくなって、昇圧トランスの一次電流が流れたままの状態になり、昇圧動作を行うことができなくなるため、機関を始動することができなくなるという問題があった。
【０００８】
また、スノーモビル等のように、バッテリが搭載されない乗物を駆動する内燃機関を点火するために上記のような直流電圧昇圧式のコンデンサ放電式内燃機関用点火装置（以下ＤＣ式ＣＤＩともいう。）を用いる場合には、機関に取り付けられた磁石発電機の発電コイルと、該発電コイルの出力を整流する整流器とにより直流電源部を構成して、この直流電源部の出力を昇圧トランスの一次コイルに印加することにより昇圧トランスに一次電流を流すことになるが、この場合、機関の始動時には、発電コイルの誘起電圧が低く、昇圧トランスの一次電流を規定の遮断値に到達させることが困難であるため、昇圧動作を行わせることができず、点火動作を行わせることができない。従って、従来のＤＣ式ＣＤＩは、バッテリが搭載されない乗物を駆動する内燃機関には適用することができなかった。
【０００９】
本発明の目的は、直流電源部の出力電圧が低いときでも昇圧動作を行わせて、点火動作を行わせることができるようにした、直流電圧昇圧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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、直流電源部と、この直流電源部の出力電圧を昇圧する昇圧回路と、点火コイルと、点火コイルの一次側に設けられて昇圧回路の出力電圧が整流器を通して印加される点火用コンデンサと、点火信号が与えられた時に導通して点火用コンデンサに蓄積された電荷を点火コイルの一次コイルを通して放電させるように設けられた放電用スイッチと、内燃機関の点火位置で放電用スイッチに点火信号を与える点火制御部とを備えたコンデンサ放電式内燃機関用点火装置を対象とする。
【００１１】
上記昇圧回路としては、直流電源部の出力電圧が一次コイルに印加される昇圧トランスと、該昇圧ランスの一次コイルを通して流れる一次電流をオンオフするように設けられたチョッパ用スイッチと、昇圧トランスの一次電流が設定された遮断値未満の時にはチョッパ用スイッチをオン状態に保ち、一次電流が遮断値に達した時にチョッパ用スイッチを遮断状態にするようにチョッパ用スイッチを制御するチョッパ用スイッチ制御回路とを備えて、一次電流を遮断した際に昇圧トランスの二次コイルに昇圧された出力電圧を誘起するものを用いる。
【００１２】
上記直流電源部は、内燃機関により駆動される磁石発電機内に設けられた発電コイルと、該発電コイルの整流出力により充電されるバッテリとを備えたものでもよく、内燃機関により駆動される磁石発電機内に設けられた発電コイルと、該発電コイルの出力を整流する整流器とにより構成されるもの（バッテリを備えていないもの）でもよい。
【００１３】
本発明においては、直流電源部の出力電圧が設定値以上になっている時に一次電流の遮断値を規定値に等しくし、直流電源部の出力電圧が設定値よりも低い時には一次電流の遮断値を規定値よりも低い値とするように、一次電流の遮断値を直流電源部の出力電圧に応じて変化させる遮断値調整手段を設ける。
【００１４】
一次電流の遮断値の規定値は、昇圧トランスに一次電流を流したときに該昇圧トランスの鉄心を流れる磁束が飽和するときの一次電流の大きさよりも僅かに小さい値に設定する。
【００１５】
上記のように構成すると、直流電源部の出力電圧が低いときでも、一次電流を遮断して昇圧回路に昇圧動作を行わせることができる。従って、機関の始動時に直流電源部に設けられているバッテリが消耗している場合でも、点火動作を行わせて機関の始動を支障なく行わせることができる。
【００１６】
また機関が始動して、直流電源部の出力が設定値を超えた後は、昇圧トランスの一次電流の遮断値を該トランスを飽和させる直前の値に設定するので、昇圧回路の昇圧動作を効率よく行わせることができる。
【００１７】
更に、上記のＤＣ方式のコンデンサ放電式内燃機関用点火装置は、機関の始動時に直流電源部の出力電圧が低い場合でも点火動作を行うため、スノーモビルのような、バッテリを搭載しない機器を駆動する内燃機関にも適用することができる。
【００１８】
上記チョッパ用スイッチ制御部は、チョッパ用スイッチを通して流れる一次電流を検出して、検出した一次電流に相応した大きさの電圧を一次電流検出信号として発生する電流検出手段と、直流電源部の出力を入力として入力された直流電圧が設定値以上になっているときに基準値に等しい一定の直流電圧を出力する定電圧電源回路の出力電圧を分圧して一次電流の遮断値を与える電圧信号を遮断値設定信号として発生する抵抗分圧回路と、一次電流検出信号を遮断値設定信号と比較して、一次電流検出信号が遮断値設定信号未満の時にチョッパ用スイッチをオン状態に保ち、一次電流検出信号が遮断値設定信号に達した時にチョッパ用スイッチを遮断状態にするようにチョッパ用スイッチを制御するスイッチ制御回路とにより構成できる。
【００１９】
また点火制御部は、上記定電圧電源回路の出力電圧が電源電圧として与えられて該電源電圧が設定値以上あるときに動作するマイクロコンピュータを備えて、該マイクロコンピュータにより演算した内燃機関の点火位置で放電用スイッチに点火信号を与えるように構成することができる。
【００２０】
チョッパ用スイッチ制御部及び点火制御部が上記のように構成される場合には、定電圧電源回路から与えられる電源電圧が基準値に達しているときに該電源電圧に等しい電圧をマイクロコンピュータの一つの出力ポートから出力させ、電源電圧が基準値よりも低いときには該一つの出力ポートからの電圧の出力を停止させようにマイクロコンピュータに実行させるプログラムを構成しておく。
【００２１】
そして、マイクロコンピュータの上記一つの出力ポートと抵抗分圧回路の分圧点との間に遮断値調整用抵抗器を接続し、マイクロコンピュータが上記一つの出力ポートからの電圧の出力を停止しているときに抵抗分圧回路が出力する遮断値設定信号が一次電流の遮断値の規定値を与える大きさよりも小さくなり、かつマイクロコンピュータが電源電圧に等しい電圧を出力しているときに抵抗分圧回路が出力する遮断値設定信号が一次電流の遮断値の規定値を与える大きさに等しくなるように、抵抗分圧回路を構成する抵抗器の抵抗値と、遮断値調整用抵抗器の抵抗値とを設定する。
【００２２】
上記のように構成すると、マイクロコンピュータの出力ポートと、遮断値設定信号を発生する抵抗分圧回路の分圧点との間を抵抗器を通して接続するだけの簡単な構成で、電源電圧が基準値未満の場合と、基準値以上の場合とで一次電流の遮断値を切り換えることができるため、電源電圧が低いときにも点火動作を行うＤＣ方式のコンデンサ放電式内燃機関用点火装置を低コストで実現することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係わるコンデンサ放電式内燃機関用点火装置の構成例を示したもので、同図において、１は直流電源部、２は直流電源部１の出力電圧が一次コイルに印加される昇圧トランス、３は昇圧ランス２の一次コイル２ａを通して流れる一次電流をオンオフするように設けられたチョッパ用スイッチ、４は、昇圧トランスの一次電流が設定された遮断値未満の時にチョッパ用スイッチ３をオン状態にし、一次電流が遮断値に達した時にチョッパ用スイッチ３を遮断状態にするようにチョッパ用スイッチ３を制御するチョッパ用スイッチ制御部である。この例では、昇圧トランス２と、チョッパ用スイッチ３と、チョッパ用スイッチ制御部４とにより、直流電源部１の出力電圧を昇圧する昇圧回路が構成されている。
【００２４】
また５は点火コイル、６は点火コイルの一次側に設けられて昇圧トランス２の二次コイルに誘起する電圧が整流器７を通して印加された点火用コンデンサ、８は点火信号が与えられた時に導通して点火用コンデンサ６に蓄積された電荷を点火コイル５の一次コイルを通して放電させるように設けられた放電用スイッチとしてのサイリスタ、９は直流電源部１が出力する直流電圧（１２Ｖ）を入力として、入力された直流電圧が設定値以上になっているときに一定の基準値Ｅos（図示の例では５Ｖ）に等しい直流電圧Ｅo を出力する定電圧直流電源回路である。更に、１０は、マイクロコンピュータ１０Ａを備えて、内燃機関の点火位置で放電用スイッチに点火信号を与える点火制御部、１１は内燃機関に取り付けられた信号発電機内に設けられた信号コイル、１２は信号コイル１１が発生するパルス信号をマイクロコンピュータが認識し得る波形の信号に整形する波形整形回路である。
【００２５】
更に詳細に説明すると、直流電源部１は、図示しない内燃機関により駆動される磁石発電機内に設けられて一端が接地された発電コイルＷ1 と、負極が接地されたバッテリＢatと、機関の回転に同期して発電コイルＷ1 に誘起する交流電圧を整流してバッテリＢatに供給する整流器Ｄ1 と、バッテリＢatの端子電圧を設定範囲に保つように制御する電圧調整回路Ｒegと、バッテリＢatの両端に並列に接続された平滑用コンデンサＣ1 と、電源スイッチＳＷとを備えていて、バッテリＢatの正極端子がスイッチＳＷを通して該直流電源部の正極側出力端子１ａに接続されている。
【００２６】
昇圧トランス２は一次コイル２ａと二次コイル２ｂとを鉄心に巻回したものからなっていて、その一次コイル２ａの一端は直流電源部１の正極側出力端子１ａに接続されている。
【００２７】
図示の例では、チョッパ用スイッチ３がＭＯＳＦＥＴからなっていて、そのドレインは昇圧トランス２の一次コイル２ａの他端に接続され、ソースはシャント抵抗器Ｒ1 を通して接地されている。この例では、シャント抵抗器Ｒ1 により、チョッパ用スイッチを通して流れる昇圧トランスの一次電流を検出して検出した一次電流に相応した大きさの電圧を一次電流検出信号として発生する電流検出手段４ａが構成されている。
【００２８】
チョッパ用スイッチ３を構成するＭＯＳＦＥＴのゲートは抵抗器Ｒ2 を通してＮＰＮトランジスタＴＲ1 のエミッタとＰＮＰトランジスタＴＲ2 のエミッタとの共通接続点に接続されている。トランジスタＴＲ1 のコレクタは直流電源部１の出力端子１ａに接続され、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 のベースは共通接続され、トランジスタＴＲ1 のベースコレクタ間には抵抗器Ｒ3 が接続されている。トランジスタＴＲ1 及びＴＲ2 のベースの共通接続点は、エミッタが接地されたトランジスタＴＲ3 のコレクタに接続されている。
【００２９】
トランジスタＴＲ3 のベースは抵抗器Ｒ4 を通して直流電源部の正極側の出力端子１ａに接続されるとともに、エミッタが接地されたＮＰＮトランジスタＴＲ4 のコレクタに接続されている。トランジスタＴＲ4 のベース接地間には抵抗器Ｒ5 が接続され、該トランジスタＴＲ4 のベースと直流電源部の出力端子１ａとの間に抵抗器Ｒ6 が接続されている。
【００３０】
トランジスタＴＲ4 のベースはまた比較器ＣＰ1 の出力端子に接続され、チョッパ用スイッチ３に直列に接続されたシャント抵抗器Ｒ1 の両端に得られる一次電流検出信号Ｖi1が比較器ＣＰ1 の反転入力端子に入力されている。また抵抗器Ｒ7 とＲ8 との直列回路からなる抵抗分圧回路４ｂが設けられ、定電圧直流電源回路９が出力する直流電圧をこの分圧回路により分圧して得た遮断値設定信号Ｖisが比較器ＣＰ1 の非反転入力端子に入力されている。
【００３１】
更に図示の例では、昇圧トランスの二次コイル２ｂ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Ｄ2 が接続され、エミッタが接地されたＮＰＮトランジスタＴＲ5 のベースが抵抗器Ｒ9 を通してダイオードＤ2 のカソードに接続されている。トランジスタＴＲ5 のベースとエミッタとの間、及びベースと直流電源部の出力端子１ａとの間にそれぞれ抵抗器Ｒ10及びＲ11が接続され、トランジスタＴＲ5 のコレクタはエミッタが接地されたトランジスタＴＲ6 のベースに接続されている。トランジスタＴＲ6 のベースは抵抗器Ｒ12を通して直流電源部の出力端子１ａに接続され、トランジスタＴＲ6 のコレクタはトランジスタＴＲ4 のベースに接続されている。
【００３２】
この例では、ダイオードＤ2 と、トランジスタＴＲ5 及びＴＲ6 と抵抗器Ｒ9 ないしＲ12とにより、昇圧トランスの二次電流が零またはしきい値未満のときにチョッパ駆動指令信号を発生するチョッパ駆動指令発生回路４ｃが構成され、比較器ＣＰ1 と、トランジスタＴＲ1 ないしＴＲ4 と、抵抗器Ｒ2 ないしＲ6 とにより、一次電流検出信号Ｖi1を遮断値設定信号Ｖisと比較して、一次電流検出信号Ｖi1が遮断値設定信号Ｖis未満で、かつチョッパ駆動指令信号が発生しているときにチョッパ用スイッチをオン状態にし、一次電流検出信号Ｖi1が遮断値設定信号Ｖisに達した時にチョッパ用スイッチ３を遮断状態にするようにチョッパ用スイッチ３を制御するスイッチ制御回路４ｄが構成されている。
【００３３】
そして、電流検出手段４ａと、抵抗分圧回路４ｂと、チョッパ駆動指令発生回路４ｃと、スイッチ制御回路４ｄとにより、チョッパ用スイッチ制御部４が構成され、このチョッパ用スイッチ制御部４と、昇圧トランス２と、チョッパ用スイッチ３とにより、昇圧回路が構成されている。
【００３４】
信号コイル１１は、機関のピストンが上死点に達したときのクランク軸の回転角度位置（上死点位置という。）よりも十分に進角した位置に設定された基準位置で負極性のパルス信号Ｖp1を発生し、上死点位置よりも僅かに進角した位置に設定された機関の始動時の点火位置で正極性のパルス信号Ｖp2を発生するように設けられている。上記基準位置は、マイクロコンピュータ１０Ａが演算した点火位置の計測を開始する位置として用いられる。
【００３５】
パルス信号Ｖp1及びＶp2は、トランジスタＴＲ7 及びＴＲ8 と、抵抗器Ｒ13ないしＲ18と、コンデンサＣ2 及びＣ3 と、ダイオードＤ3 ないしＤ5 とからなる波形整形回路１２により波形整形されてマイクロコンピュータ１０Ａに与えられている。
【００３６】
即ち、信号コイル１１が負極性のパルス信号Ｖp1を発生すると、信号コイル１１からダイオードＤ3 及びＤ4 と、抵抗器Ｒ13とを通して電流が流れ、ダイオードＤ3 の両端に順方向電圧降下が生じる。この電圧降下がしきい値以上になるとトランジスタＴＲ7 が遮断状態にされるため、トランジスタＴＲ7 のコレクタには、パルス信号Ｖp1がしきい値以上になっている時間に等しい信号幅を有するパルス信号Ｖp1´が得られる。このパルス信号Ｖp1´はマイクロコンピュータ１０Ａの入力ポートＡ1 に与えられている。
【００３７】
また信号コイル１１が正極性のパルス信号Ｖp2を発生すると、該パルス信号Ｖp2がしきい値以上になったときにトランジスタＴＲ8 がオン状態になるため、トランジスタＴＲ8 のコレクタには、パルス信号Ｖp2がしきい値以上になっている時間に等しい信号幅を有する負極性のパルス信号Ｖp2´が得られる。このパルス信号はマイクロコンピュータ１０Ａの入力ポートＡ2 に与えられるとともに、機関の始動時の点火位置を示す点火位置検出信号として後記する点火信号供給回路１５に与えられている。
【００３８】
点火制御部１０を構成するマイクロコンピュータ１０Ａには、定電圧電源回路９から一定の直流電圧（５Ｖ）が電源電圧として与えられ、該マイクロコンピュータ１０ＡのＣＰＵには発振器１０Ｂからクロックパルスが与えられている。
【００３９】
マイクロコンピュータ１０Ａは、図示しないＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、信号コイル１１が出力するパルス信号の発生間隔から機関の回転速度を演算する回転速度演算手段と、演算した回転速度に対して機関の点火位置（点火動作が行われるときのクランク軸の回転角度位置）を演算する点火位置演算手段と、基準位置で信号コイル１１がパルス信号Ｖp1を発生したことを検出したときに演算した点火位置の計測を開始して、その計測が完了したときに出力ポートＢ1 の電位を接地電位に低下させて、点火位置検出信号を発生する点火位置検出信号発生手段とを構成する。
【００４０】
マイクロコンピュータ１０の出力ポートＢ1 には抵抗器Ｒ20を通してＰＮＰトランジスタＴＲ10のベースが接続され、該トランジスタＴＲ10のコレクタベース間には、抵抗器Ｒ21が接続されている。トランジスタＴＲ10のコレクタは抵抗器Ｒ22を通してサイリスタ８のゲートに接続されている。
【００４１】
マイクロコンピュータがその出力ポートＢ1 の電位を接地電位まで低下させて、点火位置検出信号を発生すると、トランジスタＴＲ10がオン状態になるため、定電圧直流電源回路９からトランジスタＴＲ10のエミッタコレクタ間と抵抗Ｒ22とを通してサイリスタ８に点火信号が供給される。この例では、トランジスタＴＲ10と、抵抗器Ｒ20ないしＲ22とにより、点火位置検出信号が発生したときにサイリスタ８に点火信号を与える点火信号供給回路１５が構成されている。
【００４２】
なお内燃機関の始動時及び極低速時には、機関の行程変化に伴うクランク軸の回転速度の変動が大きいため、信号コイル１１の出力パルスの発生間隔から演算した回転速度に基づいて適確な点火位置を演算することが困難である。そのため、マイクロコンピュータ１０Ａは、内燃機関の始動時及び極低速時には、出力ポートＢ1 からの点火位置検出信号の出力を停止している。このときマイクロコンピュータの出力ポートＢ1 の出力インピーダンスはハイインピーダンスの状態にある。この状態では、信号コイル１１が機関の上死点よりも僅かに進角した位置（始動時の点火位置として適したクランク軸の回転角度位置）でパルス信号Ｖp2を発生したときに、波形整形回路１２を通して点火信号供給回路１５に点火位置検出信号を与える。
【００４３】
マイクロコンピュータ１０Ａはまた、機関の回転速度が制限値を超えているか否かを監視して、機関の回転速度が制限値を超えたときに出力ポートＢ2 の電位を高レベルにして回転速度制限指令を発生する速度制限指令発生手段を構成する。出力ポートＢ2 には、エミッタが接地されたトランジスタＴＲ11のベースが抵抗器Ｒ23を通して接続され、トランジスタＴＲ11のベースエミッタ間に抵抗器Ｒ24が接続されている。トランジスタＴＲ11のコレクタはトランジスタＴＲ4 のベースに接続され、トランジスタＴＲ11がオン状態になったときにトランジスタＴＲ4 がオフ状態にされるようになっている。トランジスタＴＲ11と抵抗器Ｒ23及びＲ24とにより、マイクロコンピュータの出力ポートＢ2 の電位が高レベルになったときに（速度制限指令が発生したときに）チョッパ用スイッチのオンオフ動作を停止させる昇圧動作停止回路１６が構成されいる。マイクロコンピュータにより構成される速度制限指令発生手段と、昇圧動作停止回路１６とにより、過回転防止手段が構成されている。
【００４４】
また図示の例では、点火用コンデンサ６の充電電圧を監視して、コンデンサ６の充電電圧が設定値に達したときに、出力端子１７ａの電位を接地電位まで低下させる電圧監視回路１７が設けられ、この電圧監視回路の出力端子１７ａはトランジスタＴＲ4 のベースに接続されている。
【００４５】
マイクロコンピュータ１０Ａは更に出力ポートＢ3 を有していて、この出力ポートＢ3 と抵抗分圧回路４ｂの分圧点との間が抵抗器Ｒ30により接続されている。この例では、定電圧電源回路９からマイクロコンピュータ１０Ａに与えられる電源電圧Ｅo が基準値Ｅos（この例では５Ｖ）に達しているときに、マイクロコンピュータ１０Ａがその出力ポートＢ3 から電源電圧Ｅo に等しい電圧を出力し、電源電圧Ｅo が基準値Ｅosよりも低いときには該一つの出力ポートＢ3 からの電圧の出力を停止して出力ポートＢ3 の出力インピーダンスをハイインピーダンスとするように、マイクロコンピュータ１０Ａがプログラムされている。
【００４６】
マイクロコンピュータの出力ポートＢ3 の電位が電源電圧Ｅo に等しいときには、抵抗分圧回路４ｂの非接地側の端子の電位と出力ポートＢ3 の電位とが等しいため、抵抗分圧回路４ｂの上側のアームの抵抗値は抵抗器Ｒ7 とＲ30との並列合成抵抗値となる。これに対し、出力ポートＢ3 から電圧が出力されておらず、該出力ポートの出力インピーダンスがハイインピーダンスであるときには、抵抗分圧回路４ｂの上側のアームの抵抗値は抵抗器Ｒ7 の抵抗値に等しい。
【００４７】
ここで、抵抗器Ｒ7 及びＲ8 の抵抗値をそれぞれｒ7 及びｒ8 とする、直流電源部１の出力電圧が設定値に達していないために、マイクロコンピュータがその出力ポートＢ3 から電圧を出力していないときの抵抗分圧回路４ｂの出力電圧Ｖis（遮断値設定信号）は、
Ｖis＝Ｖis1 ＝Ｅo ｒ8 ／（ｒ7 ＋ｒ8 ） …（１）
となる。また抵抗器Ｒ7 と抵抗器Ｒ30との並列合成抵抗値をｒp とすると、直流電源部１の出力電圧が設定値以上になっていて、マイクロコンピュータ１０Ａが出力ポートＢ3 から電源電圧Ｅo に等しい電圧を出力しているときの抵抗分圧回路４ｂの出力電圧Ｖisは、下記の式で与えられる。
【００４８】
Ｖis＝Ｖis2 ＝Ｅo ｒ8 ／（ｒp ＋ｒ8 ） …（２）
ここで、ｒp ＜ｒ7 であるから、Ｖis1 ＜Ｖis2 となり、直流電源部１の出力電圧が設定値以上になっているときの遮断値設定信号Ｖis2 の方が、直流電源部１の出力電圧が設定値未満の場合の遮断値設定信号Ｖis1 よりも高くなる。
【００４９】
本発明においては、上記（２）式で与えられる遮断値設定信号Ｖis2 を、昇圧トランスの鉄心を飽和させる一次電流値よりも僅かに小さい電流値に相応した大きさとし、上記（１）式で与えられる遮断値設定信号Ｖis1 をＶis2 よりも十分に小さくするように、抵抗器Ｒ7 ，Ｒ8 及びＲ30の抵抗値を設定しておく。
【００５０】
次に図１に示した点火装置の動作を説明する。図１の点火装置において、直流電源部１に設けられた電源スイッチＳＷが閉じられると、バッテリＢatの両端の電圧が昇圧トランス２の一次コイル２ａとチョッパ用スイッチ３とシャント抵抗器Ｒ1 との直列回路の両端に印加される。最初は、シャント抵抗器Ｒ1 の両端に得られる一次電流検出信号Ｖi1が零であるため、比較器ＣＰ1 の出力端子の電位は高レベルの状態にあり、トランジスタＴＲ4 がオン状態にある。このときトランジスタＴＲ3 がオフ状態にされるため、トランジスタＴＲ2 がオフ状態になっている。したがって、トランジスタＴＲ1 がオン状態になり、直流電源部１からトランジスタＴＲ1 のコレクタエミッタ間を通してチョッパ用スイッチ３を構成するＭＯＳＦＥＴのゲートに駆動信号が与えられる。これによりチョッパ用スイッチ３がオン状態になり、昇圧トランス２に一次電流が流れる。この一次電流が遮断値設定信号Ｖisにより与えられる所定の遮断値よりも小さい間は、比較器ＣＰ1 の出力端子の電位が高レベルの状態にあるため、トランジスタＴＲ4 はオン状態に保持され、トランジスタＴＲ2 及びＴＲ3 がオフ状態に保持されて、昇圧トランス２に一次電流が流れ続ける。
【００５１】
昇圧トランス２の一次電流が所定の遮断値に達すると、比較器ＣＰ1 の出力端子の電位がほぼ接地電位まで低下するため、トランジスタＴＲ4 がオフ状態にされる。これにより、トランジスタＴＲ3 がオン状態になるため、トランジスタＴＲ2 がオン状態になり、トランジスタＴＲ1 がオフ状態になる。したがって、昇圧トランス２の一次電流が所定の遮断値に達すると、ＭＯＳＦＥＴへの駆動信号の供給が停止され、該ＭＯＳＦＥＴ（チョッパ用スイッチ３）がオフ状態になる。
【００５２】
チョッパ用スイッチ３がオフ状態になると、昇圧トランス２の一次電流が遮断されるため、該昇圧トランス２の二次コイル２ｂに高い電圧が誘起する。この電圧は整流器７と点火コイル５の一次コイル５ａとを通して点火用コンデンサ６に印加されるため、該点火用コンデンサ６が図示の極性に充電される。
【００５３】
コンデンサ６に充電電流が流れていて、昇圧トランス２にしきい値以上の二次電流が流れているときには、ダイオードＤ2 の順方向電圧降下により、トランジスタＴＲ5 のベースエミッタ間が逆バイアスされて、該トランジスタＴＲ5 がオフ状態に保たれるため、トランジスタＴＲ6 がオン状態に保たれる。これによりトランジスタＴＲ4 がオフ状態に保たれるため、トランジスタＴＲ2 及びＴＲ3 がオン状態に保たれ、チョッパ用スイッチ３への駆動信号の供給が禁止される。したがって、昇圧トランス２にしきい値以上の二次電流が流れているときには、チョッパ用スイッチ３がオフ状態に保たれる。
【００５４】
昇圧トランス２の二次電流がしきい値未満になるか、または零になると、トランジスタＴＲ5 がオン状態になるため、トランジスタＴＲ6 がオフ状態になる。これによりトランジスタＴＲ4 がオン状態になり、トランジスタＴＲ3 及びＴＲ2 がオフ状態になるため、トランジスタＴＲ1 がオン状態になって、チョッパ用スイッチ３に駆動信号が与えられる。これにより再び昇圧トランス２に一次電流が流れ、該一次電流が所定の遮断値に達すると、チョッパ用スイッチ３がオフ状態にされる。これにより昇圧トランス２の二次コイル２ｂに高電圧が誘起し、この電圧で点火用コンデンサ６が図示の極性に充電される。これらの動作が繰返されて、点火用コンデンサ６が充電されていく。
【００５５】
内燃機関の始動時には、マイクロコンピュータ１０Ａがその出力ポートＢ1 から点火位置検出信号を発生しない（出力ポートＢ1 の出力インピーダンスをハイインピーダンスの状態に保持している）ため、信号コイル１１が機関の上死点よりも僅かに進角した低速時の点火位置でパルス信号Ｖp2を発生して波形整形回路１２のトランジスタＴＲ8 がオン状態になったときに点火信号供給回路のトランジスタＴＲ10がオン状態になり、これによりサイリスタ８のゲートに点火信号が与えられる。
【００５６】
サイリスタ８に点火信号が与えられると、該サイリスタ８がオン状態になるため、点火用コンデンサ６に蓄積され電荷がサイリスタ８と点火コイル５の一次コイル５ａとを通して放電する。これにより点火コイル５の二次コイル５ｂに点火用の高電圧が誘起する。この高電圧は機関の気筒に取り付けられた点火プラグ２０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。
【００５７】
機関が始動し、その回転速度が設定値を超えて、マイクロコンピュータが演算により点火位置を決定し得るよになると、マイクロコンピュータ１０Ａは、演算した点火位置を検出したときに、その出力ポートＢ1 の電位を接地電位まで低下させて、点火位置検出信号を発生する。したがって、機関の回転速度が設定値を超えている状態では、マイクロコンピュータ１０Ａが点火位置検出信号を発生したときに点火信号供給回路１５からサイリスタ８に点火信号が与えられ、演算された点火位置で点火動作が行われる。
【００５８】
図１に示した点火装置において、抵抗器Ｒ30が設けられていなかったとし、抵抗分圧回路４ｂが出力する遮断値設定信号Ｖisが、昇圧トランスの鉄心に流れる磁束が飽和するときの一次電流値よりも僅かに小さい値の遮断値を与える大きさに設定されていたとすると、機関の始動時にバッテリＢatが消耗していて、昇圧トランス２に十分な大きさの一次電流が流れない状態にあるときに、該一次電流が遮断値設定信号Ｖisにより与えられる遮断値に到達することができないため、チョッパ用スイッチ３がオフ動作を行うことができなくなり、昇圧回路が昇圧動作を行うことができなくなる。このような状態が生じると、点火動作が行われないため、機関を始動することができなくなる。
【００５９】
これに対し、図１に示したように、定電圧直流電源回路９から与えられる電源電圧Ｅo が基準値に達しているときには該電源電圧Ｅo に等しい電圧をマイクロコンピュータ１０Ａの出力ポートＢ3 から出力させ、直流電源部１の出力電圧が低いために定電圧直流電源回路９から得られる電源電圧Ｅo が基準値に達することができないときには、出力ポートＢ3 からの電圧の出力を停止するようにマイクロコンピュータをプログラムしておいて、マイクロコンピュータ１０Ａの出力ポートＢ3 と抵抗分圧回路４ｂの分圧点との間に遮断値調整用抵抗器Ｒ30を接続するようにした場合には、出力ポートＢ3 からの電圧の出力が停止しているときに抵抗分圧回路４ｂが出力する遮断値設定信号Ｖisの値を十分に小さくしておくことにより、直流電源部１の出力電圧が低く、昇圧トランス２に十分な大きさの一次電流が流れない状態でも、該一次電流を遮断値に到達させて、昇圧動作を行わせることができる。したがって、機関の始動時にバッテリＢatが消耗している場合でも、点火動作を行わせて機関を始動することができる。
【００６０】
また機関が始動した後、直流電源部１の出力電圧が高くなって、定電圧直流電源回路９が出力する電源電圧Ｅo が基準値に達するようになった状態では、マイクロコンピュータの出力ポートＢ3 から抵抗器Ｒ30を通して抵抗分圧回路の分圧点に電源電圧Ｅo を印加することにより、昇圧トランスの一次電流の遮断値を、該昇圧トランスの鉄心を飽和させる直前の値まで大きくすることができるため、定常運転時には、昇圧回路の昇圧動作を効率よく行わせることができる。
【００６１】
また上記のように構成すると、機関の始動時に直流電源部１から大きな出力電圧を得ることができない場合にも昇圧回路に昇圧動作を行わせて、点火動作を行わせることができるため、図２に示したように、バッテリを省略して、発電コイルＷ1 と整流器Ｄ1 とコンデンサＣ1 とにより直流電源部１を構成する場合にも、機関の始動時から点火動作を行わせることができる。
【００６２】
したがって、本発明に係わる点火装置は、スノーモビル等のバッテリを搭載しない機器の内燃機関にも適用することができる。
【００６３】
図１に示したように、定電圧電源回路９から与えられる電源電圧Ｅo が基準値に達しているときにマイクロコンピュータ１０Ａの出力ポートＢ3 から電源電圧Ｅo に等しい電圧を出力させ、電源電圧Ｅo が基準値よりも低いときには、出力ポートＢ3 からの電圧の出力を停止するようにしておいて、出力ポートＢ3 と抵抗分圧回路４ｂの分圧点との間に遮断値調整用抵抗器Ｒ30を接続する構成とすると、簡単な構成で、電源電圧に応じて昇圧トランスの一次電流の遮断値の切換を行うことができるＤＣ式のコンデンサ放電式点火装置を実現することができる。しかしながら、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、例えば、図３に示すように、抵抗分圧回路４ｂの分圧点にＮＰＮトランジスタＴＲ12のエミッタを接続するとともに、該トランジスタのコレクタと抵抗分圧回路４ｂの非接地側の端子との間に遮断値調整用抵抗器Ｒ30´を接続することにより、抵抗分圧回路４ｂの上側のアームの抵抗器Ｒ7 両端に遮断値調整用抵抗器Ｒ30´とトランジスタＴＲ12のコレクタエミッタ間回路との直列回路を並列接続し、マイクロコンピュータの出力ポートＢ3 とトランジスタＴＲ12のベースとの間をベース電流調整用抵抗器Ｒ31を介して接続することにより遮断調整手段４ｅを構成するようにしてもよい。この場合には、定電圧直流電源回路９が出力する電源電圧Ｅo が規定値に達しないときに出力ポートＢ3 から電圧が出力されず、電源電圧Ｅo が規定値に達しているときに出力ポートＢ3 から電圧が出力されるようにマイクロコンピュータをプログラムしておく。
【００６４】
このように構成した場合には、直流電源部１の出力電圧が低く、定電圧電源回路９が出力する電源電圧Ｅo が基準値に達しないときにトランジスタＴＲ12をオフ状態にして抵抗分圧回路４ｂが出力する遮断値設定信号Ｖisを小さい値とすることができるため、機関の始動時に直流電源部１の出力電圧が低い状態でも点火動作を行わせて機関を始動することができる。また直流電源部１の出力電圧が十分に高く、定電圧電源回路９が出力する電源電圧Ｅo が基準値に達しているときには、トランジスタＴＲ12がオン状態になって、抵抗分圧回路４ｂが出力する遮断値設定信号Ｖisを大きな値に切り換えるので、昇圧トランスの一次電流の遮断値を該トランスの鉄心を飽和させる値よりも僅かに小さい値として、昇圧動作を効率よく行わせることができる。
【００６５】
上記の各例のように、チョッパ駆動指令発生回路４ｃを設けて、昇圧トランスにしきい値以上の二次電流が流れているときに該トランスに一次電流を流さないようにすると、昇圧トランスの一次電流が大きくなって該トランスでの消費電力が増大するのを防いで、昇圧回路の効率を高くすることができ、昇圧トランスの発熱が増大したり、チョッパ用スイッチでの発熱が増大したりするのを防ぐことができる。
【００６６】
しかしながら、本発明はこのように、チョッパ駆動指令発生回路４ｃを設ける場合に限定されるものではなく、チョッパ駆動指令発生回路４ｃを省略して、昇圧トランスの一次電流が所定の遮断値に達したときに該一次電流を遮断するようにしてもよい。
【００６７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、直流電源部の出力電圧が低いときでも、一次電流を遮断して昇圧回路に昇圧動作を行わせることができるため、機関の始動時に直流電源部に設けられているバッテリが消耗している場合でも、点火動作を行わせて機関の始動を支障なく行わせることができる利点がある。
【００６８】
また本発明においては、機関が始動して、直流電源部の出力が設定値を超えた後、昇圧トランスの一次電流の遮断値を該トランスを飽和させる直前の値に設定するので、昇圧回路の昇圧動作を効率よく行わせることができる。
【００６９】
更に、本発明によれば、機関の始動時に直流電源部の出力電圧が低い場合でも点火動作を行わせることができるため、スノーモビルのような、バッテリを搭載しない機器を駆動する内燃機関にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるコンデンサ放電式内燃機関用点火装置の構成例を示した回路図である。
【図２】本発明に係わるコンデンサ放電式内燃機関用点火装置の他の構成例を示した回路図である。
【図３】本発明に係わるコンデンサ放電式内燃機関用点火装置の更に他の構成例を示した回路図である。
【符号の説明】
１…直流電源部、２…昇圧トランス、３…チョッパ用スイッチ、４…チョッパ用スイッチ制御回路、５…点火コイル、６…点火用コンデンサ、８…サイリスタ（放電用スイッチ）、９…定電圧直流電源回路、１０…点火制御部、１０Ａ…マイクロコンピュータ、１１…信号コイル、１２…波形整形回路。

Claims (3)

1. 直流電源部と、
   前記直流電源部の出力を入力として入力された直流電圧が設定値以上になっているときに基準値に等しい一定の直流電圧を出力する定電圧電源回路と、
   前記直流電源部の出力電圧が一次コイルに印加される昇圧トランスと、該昇圧ランスの一次コイルを通して流れる一次電流をオンオフするように設けられたチョッパ用スイッチと、該チョッパ用スイッチを通して流れる昇圧トランスの一次電流を検出して検出した一次電流に相応した大きさの電圧を一次電流検出信号として発生する電流検出手段と、前記定電圧電源回路の出力電圧を分圧して前記一次電流の遮断値を与える電圧信号を遮断値設定信号として発生する抵抗分圧回路と、前記一次電流検出信号を前記遮断値設定信号と比較して、一次電流検出信号が遮断値設定信号未満の時に前記チョッパ用スイッチをオン状態にし、前記一次電流検出信号が前記遮断値設定信号に達した時に前記チョッパ用スイッチを遮断状態にするように前記チョッパ用スイッチを制御するスイッチ制御回路とを備えた昇圧回路と、
   点火コイルと、
   前記点火コイルの一次側に設けられて前記昇圧トランスの二次コイルに誘起する電圧が整流器を通して印加される点火用コンデンサと、
   点火信号が与えられた時に導通して前記点火用コンデンサに蓄積された電荷を前記点火コイルの一次コイルを通して放電させるように設けられた放電用スイッチと、
   前記定電圧電源回路の出力電圧が電源電圧として与えられて該電源電圧が前記設定値以上あるときに動作するマイクロコンピュータを有して、該マイクロコンピュータにより演算した内燃機関の点火位置で前記放電用スイッチに点火信号を与える点火制御部とを備えたコンデンサ放電式内燃機関用点火装置において、
   前記マイクロコンピュータは、前記定電圧電源回路から与えられる電源電圧が基準値に達しているときに該電源電圧に等しい電圧を一つの出力ポートから出力し、前記電源電圧が基準値よりも低いときには該一つの出力ポートからの電圧の出力を停止するようにプログラムされ、
   前記マイクロコンピュータの前記一つの出力ポートと前記抵抗分圧回路の分圧点との間に遮断値調整用抵抗器が接続され、
   前記マイクロコンピュータが前記一つの出力ポートからの電圧の出力を停止しているときに前記抵抗分圧回路が出力する前記遮断値設定信号が前記一次電流の遮断値の規定値を与える大きさよりも小さくなり、かつ前記マイクロコンピュータが前記電源電圧に等しい電圧を出力しているときに前記抵抗分圧回路が出力する前記遮断値設定信号が前記一次電流の遮断値の規定値を与える大きさに等しくなるように、前記抵抗分圧回路を構成する抵抗器の抵抗値と、前記遮断値調整用抵抗器の抵抗値とが設定され、
   前記一次電流の遮断値の規定値は、前記昇圧トランスに一次電流を流したときに該昇圧トランスの鉄心を流れる磁束が飽和するときの前記一次電流の大きさよりも僅かに小さい値に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。
2. 前記直流電源部は、内燃機関により駆動される磁石発電機内に設けられた発電コイルと、該発電コイルの整流出力により充電されるバッテリとを備えている請求項１に記載のコンデンサ放電式内燃機関用点火装置。
3. 前記直流電源部は、内燃機関により駆動される磁石発電機内に設けられた発電コイルと、該発電コイルの出力を整流する整流器とを備えている請求項１に記載のコンデンサ放電式内燃機関用点火装置。

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