JP3861407B2 - 内燃機関点火装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関を点火する内燃機関点火装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、内燃機関点火装置は、点火信号が与えられた時に内燃機関の気筒に取り付けられた点火プラグに印加するための点火用高電圧を発生する点火回路と、内燃機関の回転情報を有する信号を発生する信号発生装置と、該信号発生装置から得られる信号に基づいて決定した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】
機関の回転情報を有する信号を発生する信号発生装置としては種々のものが知られているが、その１つとしてホール素子等の磁気検出素子を用いたものがある。
【０００４】
本出願人は先に、特願平６−２８０８３４号において、内燃機関の回転方向に位置をずらした状態で配置された第１及び第２の磁気検出素子と、内燃機関の回転に伴って該第１及び第２の磁気検出素子が検出する磁束に変化を生じさせるロータと、第１の磁気検出素子及び第２の磁気検出素子からそれぞれ得られる第１の矩形波信号及び該第１の矩形波信号に論理演算を施して第１の矩形波信号及び第２の矩形波信号の一方が低レベルの状態にあり、他方が高レベルの状態にある期間高レベルの状態を保持するパルス信号を発生する波形整形回路とにより内燃機関点火装置用の信号発生装置を構成して、該パルス信号の信号幅により点火位置の進角幅を決定することを提案した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、第１の磁気検出素子と第２の磁気検出素子との間の角度間隔に相当する信号幅を有するパルス信号を発生させて、該パルス信号の信号幅により点火位置の進角幅を決定するようにした場合には、第１の磁気検出素子と第２の磁気検出素子との間の角度間隔により最大進角幅が決まるため、進角幅を広くとろうとすると、２つの磁気検出素子の間の角度間隔が広くなって信号発生装置が多くのスペースを占有することになるため、点火装置が大形化するという問題があった。
【０００６】
また上記のように第１及び第２の磁気検出素子の間の角度間隔により進角幅を決めるようにした場合には、進角幅を変更する毎に２つの磁気検出素子の間の角度間隔を変える必要があるため、面倒であった。
【０００７】
本発明の目的は、信号発生装置を構成する第１及び第２の磁気検出素子の間の角度間隔を変更することなく、両磁気検出素子の間の角度間隔よりも広い進角幅を有する点火特性を得ることができるようにして上記の問題を解決した内燃機関点火装置を提供することにある。
【０００８】
【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時に内燃機関の気筒に取り付けられた点火プラグに印加するための点火用高電圧を発生する点火回路と、内燃機関の回転方向の後方側及び前方側に互いに位置をずらした状態で配置されて磁束の交番を検出した時にレベルが変化する第１及び第２の矩形波信号をそれぞれ発生する第１及び第２の磁気検出素子と、内燃機関の回転に伴って第１及び第２の磁気検出素子がそれぞれ検出する磁束を交番させるロータと、第１の磁気検出素子が発生する第１の矩形波信号と第２の磁気検出素子が発生する第２の矩形波信号とに論理演算を施して第１及び第２の矩形波信号の一方が低レベルの状態にあり他方が高レベルの状態にある期間高レベルの状態を保持するパルス信号を発生する波形整形回路とを備えた信号発生装置と、信号発生装置の出力に基づいて決定した内燃機関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を備えた内燃機関用点火装置に係わるものである。
【０００９】
本発明においては、上記パルス信号の立下り位置を内燃機関の上死点付近に設定した設定位置に一致させるように信号発生装置を構成する。
【００１０】
本発明においてはまた、上記点火位置制御装置が、第１の矩形波信号と第２の矩形波信号とに論理演算を施して上記パルス信号の立上り位置よりも位相が進んだ位置で生じる第１の矩形波信号のレベル変化位置または第２の矩形波信号のレベル変化位置で立上がり、パルス信号の立下がり位置までの間に立下がる矩形波状の制御信号を発生する制御信号発生回路と、パルス信号の立下がりを検出して第１の点火位置信号を発生させる第１の点火位置信号発生回路と、積分コンデンサと該積分コンデンサを定電流充電する充電回路とからなっていて積分コンデンサの両端に所定の傾きで上昇する積分電圧を発生させる積分回路と、第１の点火位置信号が発生した時に積分コンデンサに蓄積されている電荷をほぼ瞬時に放電させるリセット回路と、制御信号が発生している状態で積分電圧が基準電圧よりも低くなった時に第２の点火位置信号を発生する第２の点火位置信号発生回路と、第１の点火位置信号及び第２の点火位置信号のいずれか一方が入力された時に点火回路に点火信号を与えるオア回路とを備えていて、内燃機関の回転速度が進角開始回転速度よりも低い時には制御信号が発生している区間で積分電圧が基準電圧よりも高くなっており、回転速度が進角開始回転速度に達した時に制御信号の立上り位置で積分電圧が基準電圧よりも低くなるように、積分回路の定数と基準電圧のレベルとが設定されている。
【００１１】
上記のように構成すると、内燃機関の回転速度が進角開始回転速度よりも低いときには、第２の点火位置信号が発生しないため、機関の上死点付近に設定された設定位置で第１の点火位置信号が発生したときに点火回路に点火信号が与えられる。また回転速度が進角開始回転速度に達すると、パルス信号の立上り位置よりも更に進角した位置にある制御信号の立上り位置で第２の点火位置信号が発生するため、パルス信号の立上り位置より更に進角した位置で点火回路に点火信号が与えられる。即ち、機関の回転速度が進角開始回転速度よりも低い領域では、機関の上死点付近で点火が行われ、回転速度が進角開始回転速度に達した時に点火位置がパルス信号の立上り位置よりも更に進んだ位置までステップ状に進角する特性が得られる。従って、第１及び第２の磁気検出素子の間の角度間隔を大きくしなくても進角幅を広くとることができ、点火信号発生装置を大形にすることなく広い進角幅を有する点火特性を得ることができる。また第１及び第２の磁気検出素子の間の角度間隔を変更することなく、種々の進角幅を有する点火特性を得ることができる。
【００１２】
本発明においてはまた、上記積分回路を、積分コンデンサと、該積分コンデンサを定電流充電する充電回路と、制御信号が発生している間積分コンデンサを定電流放電させる放電回路とにより構成して、定電流充電が行われる期間一定の傾きで上昇し、定電流放電が行われる期間一定の傾きで下降する波形の積分電圧を積分コンデンサの両端に発生させるようにすることもできる。この場合には、内燃機関の回転速度が進角開始回転速度よりも低いときに、制御信号が発生している区間で積分電圧が基準電圧以上になっており、回転速度が進角開始回転速度に達した時に制御信号が立下がる位置で積分電圧が基準電圧よりも低くなるように、積分回路の定数と基準電圧のレベルとを設定しておく。
【００１３】
このように積分回路を構成した場合には、積分電圧が基準電圧よりも低くなる時の機関の回転角度位置が機関の回転速度の上昇に伴って進んでいくため、機関の回転速度が進角開始回転速度以上になる領域で、点火位置が回転速度の上昇に伴って、制御信号の立上り位置まで徐々に進角する特性が得られる。
【００１４】
上記信号発生装置のロータとしては、カップ状のフライホイールの周壁部の内周に永久磁石を取り付けて多極の磁石界磁を構成した磁石回転子を用いることができる。この場合、第１及び第２の磁気検出素子は磁石回転子の内側に配置して該磁石回転子から生じる磁束を検出するように設ける。
【００１５】
上記のように多極の磁石回転子を信号発生装置のロータとして用いると、信号発生装置用のロータを特別に構成する必要がないため、構成を簡単にすることができる。
【００１６】
上記第２の点火位置信号発生回路は、積分電圧を前記基準電圧と比較して積分電圧が基準電圧よりも低くなった時に高レベルの点火指令信号を発生し、積分電圧が基準電圧を超えている時には該高レベルの点火指令信号を消滅させる点火指令信号発生回路と、制御信号と点火指令信号とを入力として、制御信号が発生している状態で点火指令信号が発生した時に第２の点火位置信号を出力するアンド回路とにより構成することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１ないし図３は本発明の一実施形態を示したもので、図１及び図２は本発明に係わる点火装置で用いる磁石発電機の構成例を示し、図３は同点火装置の回路図を示している。この例では、２サイクル２気筒内燃機関を点火する場合を想定している。
【００１８】
図１及び図２において１は図示しない内燃機関の回転軸に取付けられる磁石回転子で、この磁石回転子は、磁性材料からなるほぼカップ状のフライホイール２と、該フライホイールの周壁部２ａの内周に取付けられた４個の永久磁石３ａ〜３ｄと、フライホイールの底壁部２ｂの中央部に設けられたボス部４とからなる。４個の永久磁石３ａ〜３ｄは極弧角（各磁石の円弧角）が等しく形成されて、周方向に等角度間隔で配列されている。永久磁石３ａ〜３ｄは、隣り合う磁極が異なる極性を呈するように交互に着磁方向を異ならせて径方向に着磁されている。ボス部４に形成されたテーパ孔４ａに図示しない機関の回転軸が嵌合され、該回転軸とボス部４とが図示しないネジ手段により締結されて磁石回転子１が機関に取り付けられる。
【００１９】
５及び６はそれぞれ磁石回転子１の隣り合う磁極に対向する磁極部５ａ，５ｂ及び６ａ，６ｂをそれぞれの両端に有するＩ字形の電機子鉄心である。電機子鉄心５及び６の磁極部５ａ，５ｂ及び６ａ，６ｂには、貫通孔５ｃ，５ｄ及び６ｃ，６ｄが設けられ、これらの貫通孔を通して図示しない機関のクランクケースに設けられた固定子取付け部にねじ込まれたネジにより、電機子鉄心５及び６が機関に取付けられる。電機子鉄心５には点火電源コイルとしてのエキサイタコイル７が巻回され、電機子鉄心６には、点灯負荷やバッテリ充電回路を駆動するため発電コイル８が巻回されている。
【００２０】
９は信号発生器で、この信号発生器は、磁石回転子１の磁極に対向する位置に、磁石回転子の磁極間の角度間隔（９０°）よりも小さい角度間隔αをあけて、かつ内燃機関の回転方向（図示の矢印ＣＬ方向）の後方側及び前方側に互いに位置をずらした状態で配置された第１及び第２の磁気検出素子１１及び１２からなっている。
【００２１】
磁気検出素子１１及び１２は、磁束の交番を検出して矩形波信号を発生する磁束交番形のもので、磁石回転子１の磁極から流れる磁束が一方の極性（例えばＳ極性）から他方の極性（例えばＮ極性）のピークに向って変化する過程で高レベルになり、磁束が他方の極性（例えばＮ極性）から一方の極性（例えばＳ極性）のピークに向って変化する過程で低レベルになる矩形波信号を出力する。このような磁気検出素子としてはホールＩＣを用いることができる。
【００２２】
第１及び第２の磁気検出素子１１及び１２がそれぞれ検出する磁束φ1 及びφ2 の波形を図４（Ａ）及び（Ｂ）に示し、第１及び第２の磁気検出素子１１及び１２から得られる矩形波信号Ｖ1 及びＶ2 の波形をそれぞれ図４（Ｃ）及び（Ｄ）に示した。なお図４の各図の横軸は機関の回転角度θを示している。
【００２３】
４極の磁石回転子を用いた図示の例では、第１及び第２の磁気検出素子１１及び１２が互いに位相差αをもって磁石回転子１の１回転につき２サイクルの矩形波信号Ｖ1 及びＶ2 を出力する。各矩形波信号には、低レベルから高レベルへのレベル変化と、高レベルから低レベルへのレベル変化とがそれぞれ１回転当り２回発生する。この例では、第１及び第２の磁気検出素子１１及び１２からそれぞれ得られる矩形波信号のうち、第２の磁気検出素子１２から出力される位相が遅れた方の矩形波信号Ｖ2 のレベルが低レベルから高レベルに変化するレベル変化位置θ01及びθ02（図４参照）がそれぞれ内燃機関の第１の気筒及び第２の気筒の上死点よりも僅かに進んだ位置に設定された設定位置に一致するように第２の磁気検出素子１２の回転角度位置が選定されている。
【００２４】
図３は磁気検出素子１１及び１２から得られる信号を用いて点火動作を行なう点火装置の回路構成を示したもので、図３に示した回路中のＣ点ないしＫ点における信号波形をそれぞれ図４（Ｃ）ないし（Ｋ）に示してある。
【００２５】
図３において、１３は機関の第１及び第２の気筒の点火プラグ１４及び１５に点火電圧を供給する点火回路、１６は信号発生器９と波形整形回路１７とからなる信号発生装置、１８は信号発生装置１６から与えられる信号に基づいて決定した機関の点火位置で点火回路１３に点火信号Ｖg を与える点火位置制御装置である。
【００２６】
信号発生器９を構成する第１及び第２の磁気検出素子１１及び１２の電源端子１１ａ及び１２ａには、図示しない直流電源から直流電圧Ｖb が与えられている。
【００２７】
波形整形回路１７は、エミッタが接地されるとともにベースが抵抗Ｒ1 を通して第１の磁気検出素子１１の出力端子に接続されたＮＰＮトランジスタＴr1とトランジスタＴr1のコレクタを直流電源に接続する抵抗Ｒ2 とからなる反転回路ＩＮ1 と、反転回路ＩＮ1 の出力が抵抗Ｒ3 を通して入力されるとともに、第２の器検出素子１２の出力が抵抗Ｒ4 を通して入力されたノア回路ＮＯＲとにより構成されている。反転回路ＩＮ1 は、第１の磁気検出素子１１が出力する第１の矩形波信号出力Ｖ1 のレベルを反転させて図４（Ｅ）に示す矩形波信号Ｖ1 ´を出力する。
【００２８】
ノア回路ＮＯＲは、第１の矩形波信号Ｖ1 を反転して得た矩形波信号Ｖ1 ´と第２の矩形波信号Ｖ2 とが同時に低レベルの状態になっている間（第１の磁気検出素子１１が出力する第１の矩形波信号Ｖ1 が低レベルの状態にあり第２の磁気検出素子１２が出力する矩形波信号Ｖ2 が高レベルの状態にある期間）高レベルの状態をとるパルス信号Ｖp （図４Ｈ）を出力する。
【００２９】
点火回路１３は、一次コイルＷ1 及び二次コイルＷ2 を有する点火コイルＩＧと、点火コイルＩＧの一次側に設けられてエキサイタコイル７（図１参照）の出力によりダイオードＤ1 を通して充電される点火用コンデンサＣ1 と、点火信号Ｖg が与えられた時に導通して点火用コンデンサＣ1 の電荷を点火コイルの一次コイルＷ1 を通し放電させるサイリスタＴh1とを備えた周知のコンデンサ放電式の回路である。点火コイルＩＧの２次コイルＷ2 の両端はそれぞれ機関の第１気筒の点火プラグ１４及び第２気筒の点火プラグ１５の非接地側端子に接続されている。
【００３０】
この点火回路１３においては、エキサイタコイル７の出力により点火用コンデンサＣ1 が図示の極性に充電される。点火位置制御装置１８からサイリスタＴh1に点火信号Ｖg が与えられると、サイリスタＴh1が導通してコンデンサＣ1 に蓄積された電荷を点火コイルＩＧの一次コイルＷ1 を通して放電させるため、点火コイルＩＧの二次コイルＷ2 に点火用高電圧が誘起する。このとき点火プラグ１４及び１５に同時に火花が生じるが、２サイクル機関においては、一方の点火プラグが取り付けられた気筒が圧縮行程にあるときに、他方の気筒は排気行程にあるため、両点火プラグに同時に火花が生じても支障を来さない。
【００３１】
点火位置制御装置１８は、制御信号発生回路１８Ａと、第１の点火位置信号発生回路１８Ｂと、積分回路１８Ｃと、リセット回路１８Ｄと、第２の点火位置信号発生回路１８Ｅと、オア回路１８Ｆとからなっている。
【００３２】
更に詳述すると、制御信号発生回路１８Ａは、第１の矩形波信号Ｖ1 と第２の矩形波信号Ｖ2 とに論理演算を施して、パルス信号Ｖp の立上り位置よりも位相が進んだ位置で生じる第１の矩形波信号Ｖ1 のレベル変化位置または第２の矩形波信号Ｖ2 のレベル変化位置で立上がり、パルス信号Ｖp の立下がり位置までの間に立下がる矩形波状の制御信号Ｖq を発生する回路で、図３に示した例では、エミッタが接地されるとともにベースが抵抗Ｒ5 を通して第２の磁気検出素子１２の出力端子に接続されたＮＰＮトランジスタＴr2と、トランジスタＴr2のコレクタを図示しない直流電源に接続する抵抗Ｒ6 とからなる反転回路ＩＮ2 と、波形整形回路１７の反転回路ＩＮ1 の出力（トランジスタＴr1のコレクタの電位）が抵抗Ｒ3 を通して入力されるとともに、反転回路ＩＮ2 の出力（トランジスタＴr2のコレクタの電位）が抵抗Ｒ7 を通して入力されたアンド回路ＡＮ1 とにより構成されている。
【００３３】
反転回路ＩＮ2 は、第２の矩形波信号Ｖ2 を反転して、図４（Ｆ）に示す矩形波信号Ｖ2 ´に変換する。この矩形波信号Ｖ2 ´は、第１の矩形波信号Ｖ1 を波形整形回路１７のトランジスタＴr1と抵抗Ｒ1 及びＲ2 とからなる反転回路により反転して得た矩形波信号Ｖ1 ´とともに、アンド回路ＡＮ1 に入力される。アンド回路ＡＮ1 は、矩形波信号Ｖ1 ´及びＶ2 ´が共に高レベルになっている期間高レベルの状態を保持する制御信号Ｖq （図４Ｇ）を出力する。この制御信号Ｖq は、第１の矩形波信号Ｖ1 が立上る位置θ31，θ32で立上り、第２の矩形波信号Ｖ2 が立上る位置θ01，θ02で立下がる矩形波状の信号である。
【００３４】
第１の点火位置信号発生回路１８Ｂは、パルス信号Ｖp の立下りを検出して設定位置で第１の点火位置信号Ｖg1を発生させる回路で、エミッタが接地されるとともにベースが抵抗Ｒ8 を通してノア回路ＮＯＲの出力端子に接続されたＮＰＮトランジスタＴr3とトランジスタＴr3のコレクタを直流電源に接続する抵抗Ｒ9 とからなる反転回路ＩＮ3 と、ナンド回路ＮＤ1 及びＮＤ2 、抵抗Ｒ10ないしＲ14、コンデンサＣ3 ，Ｃ4 、及びトランジスタＴr4からなる単安定マルチバイブレータＭ1 とにより構成されている。
【００３５】
反転回路ＩＮ3 は、図４（Ｈ）に示すパルス信号Ｖp を反転して図４（Ｉ）に示す矩形波信号Ｖp ´に変換する。単安定マルチバイブレータＭ1 は、矩形波信号Ｖp ´の立上り（設定位置θ01及びθ02）でトリガされて図４（Ｊ）に示すパルス信号を第１の点火位置信号Ｖg1として出力する。
【００３６】
積分回路１８Ｃは、ＦＥＴ Ｆ1 と、抵抗Ｒ15と、ダイオードＤ2 とからなる定電流充電回路と、図示しない直流電源の出力で該定電流充電回路を通して定電流充電される積分コンデンサＣi とからなっていて、積分コンデンサＣi の両端に一定の傾きで上昇する積分電圧を出力する。
【００３７】
リセット回路１８Ｄは、積分コンデンサＣi の両端に並列に接続されたサイリスタＴh2と、抵抗Ｒ16及びＲ17とからなっていて、第１の点火位置信号Ｖg1が抵抗Ｒ16を通してサイリスタＴh2のゲートに与えられている。このリセット回路１８Ｄにおいては、第１の点火位置信号Ｖg1が発生したときにサイリスタＴh2が導通して、積分コンデンサＣi の電荷をほぼ瞬時に放電させる。
【００３８】
したがって、積分コンデンサＣi の両端には、図４（Ｋ）に示したように、設定位置θ01及びθ02からそれぞれ一定の傾きで上昇して、次の設定位置θ02及びθ01で零に戻る三角波形の積分電圧Ｖi が得られる。
【００３９】
第２の点火位置信号発生回路１８Ｅは、エミッタが接地されたＮＰＮトランジスタＴr5と、トランジスタＴr5のベースと積分コンデンサＣi の非接地側端子との間にアノードをトランジスタＴr5側に向けて接続されたツェナーダイオードＺＤと、トランジスタＴr5のコレクタとアンド回路ＡＮ1 の出力端子との間に接続された抵抗Ｒ18とからなっている。図示の例では、トランジスタＴr5とツェナーダイオードＺＤとにより、積分電圧を前記基準電圧と比較して積分電圧Ｖi が基準電圧（図示の例ではツェナー電圧Ｖz ）よりも低くなっているときに高レベルの点火指令信号を発生し、積分電圧が基準電圧以上になったときに点火指令信号を消滅させる点火指令信号発生回路が構成され、トランジスタＴr5のコレクタと抵抗Ｒ18とを接続することにより、制御信号Ｖq が発生している状態で点火指令信号が発生した時に第２の点火位置信号Ｖg2を出力するアンド回路ＡＮ2 が構成されている。
【００４０】
トランジスタＴr5は、積分コンデンサＣi の両端に得られる積分電圧Ｖi がツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧Ｖz を超えている期間導通して、そのコレクタの電位を低レベルの状態に保って点火指令信号の発生を停止している。アンド回路ＡＮ2 は、制御信号Ｖq が発生している状態で点火指令信号が発生した時（トランジスタＴr5が遮断状態になってそのコレクタの電位が高レベルになった時）に第２の点火位置信号Ｖg2を出力する。
【００４１】
オア回路１８Ｆは、第１及び第２の点火位置信号発生回路１８Ｂ及び１８Ｅの出力端子にアノードが接続され、カソードが共通接続されたダイオードＤ3 及びＤ4 からなっていて、第１の点火位置信号Ｖg1及び第２の点火位置信号Ｖg2のいずれか一方が入力された時に点火回路１３に点火信号Ｖg を与える。
【００４２】
図３に示した点火装置においては、内燃機関の回転速度が進角開始回転速度よりも低い時には制御信号Ｖq が発生している区間で積分電圧Ｖi が基準電圧Ｖz よりも高くなっており、回転速度が進角開始回転速度に達した時に制御信号Ｖq の立上り位置で積分電圧Ｖi が基準電圧Ｖz よりも低くなるように、積分回路１８Ｃの定数と基準電圧Ｖz のレベルとが設定されている。
【００４３】
図３の点火装置において、内燃機関の回転速度が進角開始回転速度よりも低いときには、制御信号Ｖq が発生している区間で積分電圧Ｖi が基準電圧Ｖz よりも高くなっているため、第２の点火位置信号Ｖg2は発生しない。そのため、機関の上死点付近に設定された設定位置θ01，θ02で第１の点火位置信号Ｖg1が発生したときに点火回路１３に点火信号Ｖg が与えられる。
【００４４】
機関の回転速度の上昇に伴って積分コンデンサＣi が充電される時間（設定位置θ01，θ02から次の設定位置θ02，θ01まで機関が回転するのに要する時間）が短くなっていくため、積分電圧Ｖi は機関の回転速度の上昇に伴って低くなっていく。
【００４５】
回転速度が進角開始回転速度に達すると、図４（Ｋ）に破線て示したように、制御信号Ｖq の立上り位置θ21，θ22で積分電圧Ｖi が基準電圧Ｖz より低くなるため、制御信号Ｖq の立上り位置θ21，θ22で第２の点火位置信号Ｖg2（図４には図示せず。）が発生する。そのため、機関の回転速度が進角開始回転速度以上になる領域では、パルス信号Ｖp の立上り位置θ31，θ32より更に進角した位置θ21，θ22で点火回路１３に点火信号Ｖg が与えられる。
【００４６】
したがって、図３に示した点火装置を用いた場合、図７に示した特性ａのように、機関の回転速度が進角開始回転速度Ｎs よりも低い領域では、機関の上死点付近の設定位置θ01及びθ02で第１の気筒及び第２の気筒の点火が行われ、回転速度が進角開始回転速度に達した時に点火位置がパルス信号の立上り位置θ31，θ32よりも更に進んだ位置θ21，θ22までステップ状に進角する点火特性を得ることができる。図７に示した特性ｃは、パルス信号Ｖp を制御信号として用いて進角開始回転速度に達した時に該パルス信号の立上り位置まで点火位置を進角させた場合の点火特性を示している。また図７においてＴＤＣは機関の上死点を示し、ＢＴＤＣは上死点より進角側であることを示している。
【００４７】
このように、本発明によれば、機関の回転速度が進角開始回転速度よりも低い領域では、機関の上死点付近で点火を行わせ、回転速度が進角開始回転速度に達した時に点火位置をパルス信号の立上り位置よりも更に進んだ位置までステップ状に進角させることができるため、信号発生装置を大形にすることなく、広い進角幅を有する点火特性を得ることができる。また信号発生装置の第１及び第２の磁気検出素子の間の角度間隔を変更することなく、種々の進角幅を有する点火特性を得ることができる。
【００４８】
図５は本発明に係わる点火装置の他の構成例の要部（点火回路１３を除いた部分）を示したもので、図５の回路のＣ点ないしＪ点の各部の波形をそれぞれ図６（Ｃ）ないし（Ｊ）に示してある。
【００４９】
図５に示した点火装置においては、制御信号発生回路１８Ａが抵抗Ｒ5 とアンド回路ＡＮ1 とからなっていて、第１の矩形波信号を反転して得た矩形波信号Ｖ1 ´（図６Ｅ）と第２の矩形波信号Ｖ2 （図６Ｄ）とが共に高レベルになっている期間高レベルの状態を保持する制御信号Ｖq （図６Ｆ）を出力する。その他の点は図３に示した点火装置と全く同様に構成されている。
【００５０】
図５に示した点火装置において、内燃機関の回転速度が進角開始回転速度よりも低いときには、制御信号Ｖq が発生している区間で積分電圧Ｖi が基準電圧Ｖz よりも高くなっていて、第２の点火位置信号Ｖg2は発生しないため、機関の上死点付近に設定された設定位置θ01，θ02で第１の点火位置信号Ｖg1が発生したときに点火回路１３に点火信号Ｖg が与えられる。
【００５１】
回転速度が進角開始回転速度に達すると、図６（Ｊ）に破線て示したように、制御信号Ｖq の立上り位置θ11，θ12で積分電圧Ｖi が基準電圧Ｖz より低くなるため、制御信号Ｖq の立上り位置θ11，θ12で第２の点火位置信号Ｖg2（図６には図示せず。）が発生する。そのため、機関の回転速度が進角開始回転速度以上になる領域では、パルス信号Ｖp の立上り位置θ31，θ32より更に進角した位置θ11，θ12で点火回路１３に点火信号Ｖg が与えられる。
【００５２】
図５に示した点火装置を用いた場合の点火特性は図７に示した折れ線ｂの通りであり、図３に示した点火装置を用いた場合（折れ線ａ）よりも更に進角幅を広くとることができる。
【００５３】
図８は本発明に係わる点火装置の更に他の構成例の要部を示したものである。図８の回路のＣ点ないしＫ点の各部の信号波形をそれぞれ図９の（Ｃ）ないし（Ｋ）に示してある。
【００５４】
図８に示した例は、図３に示した点火位置制御装置１８に定電流放電回路１８Ｇを付加したもので、定電流放電回路１８Ｇは、ＮＰＮトランジスタＴr6及びＴr7と、抵抗Ｒ20ないしＲ24と、ＦＥＴ Ｆ2 とからなっている。図８に示した定電流放電回路１８においては、制御信号Ｖq （図９Ｇ）が発生している間トランジスタＴr6が導通し、トランジスタＴr6が導通している間トランジスタＴr7が遮断状態になる。従って、トランジスタＴr7のコレクタには制御信号Ｖq と同波形の矩形波信号（図９Ｇ´）が得られる。この例では、トランジスタＴr6及びＴr7と抵抗Ｒ20ないしＲ23とにより放電用スイッチ回路が構成され、ＦＥＴ Ｆ2 と抵抗Ｒ24とにより、放電用スイッチ回路の出力段のスイッチ素子（トランジスタＴr7）が導通状態になっている間、積分コンデンサＣi を定電流放電させる定電流回路が構成されている。その他の点は図３に示した点火装置と同様に構成されている。
【００５５】
図８に示した点火装置では、制御信号発生回路１８Ａが制御信号Ｖq （図９Ｇ）を発生している間トランジスタＴr7が導通状態を保持して、積分コンデンサＣi の電荷を定電流放電させる。制御信号Ｖq が消滅すると、トランジスタＴr7が遮断状態になるため、積分コンデンサＣi はＦＥＴ Ｆ1 を通して再び定電流充電される。従って、積分コンデンサＣi の両端には、図９（Ｋ）に示したように、設定位置θ01，θ02から一定の傾きで上昇した後、制御信号Ｖq の立上り位置（第２の矩形波信号Ｖ2 の立下がり位置）θ21，θ22からパルス信号Ｖp （図９Ｈ）の立上り位置θ31，θ32まで一定の傾きで下降し、パルス信号Ｖp の立上り位置θ31，θ32から設定位置θ01，θ02に至る区間一定の傾きで上昇した後設定位置θ01，θ02で零に戻る波形の積分電圧Ｖi が得られる。
【００５６】
図８に示した点火装置では、機関の回転速度が進角開始回転速度よりも低いときに、制御信号Ｖq が発生している区間で、積分電圧Ｖi が基準電圧Ｖz を超え、回転速度が進角開始回転速度Ｎs に達した時に積分電圧Ｖi が基準電圧Ｖz よりも低くなるように積分回路１８Ｃの定数と、放電回路１８Ｇの定数とが設定されている。
【００５７】
図８に示した点火装置において、機関の回転速度が進角開始回転速度Ｎs1よりも低いときには、制御信号Ｖq が発生している区間で積分電圧Ｖi が基準電圧Ｖz を超えているため、トランジスタＴr5が導通状態を保持している。この状態では、制御信号Ｖq により抵抗Ｒ18を通して流れる電流が全てトランジスタＴr5を通してオア回路１８Ｆから側路されるため、制御信号Ｖq によりオア回路１８Ｆに第２の点火位置信号Ｖg2が与えられることはない。従って、機関の回転速度が進角開始回転速度Ｎs1よりも低い状態では、パルス信号Ｖp の立下がり位置（設定位置）θ01，θ02で第１の点火位置信号Ｖg1が発生したときに点火回路（図８には図示せず）に点火信号が与えられる。
【００５８】
回転速度が進角開始回転速度Ｎs1に達すると、図９に破線で示したように積分電圧Ｖi が制御信号Ｖq の立下がり位置θ31，θ32で基準電圧Ｖz よりも低くなって、トランジスタＴr5が遮断状態になるため、制御信号の立下がり位置θ31，θ32まで点火位置がステップ状に進角する。回転速度が更に上昇していくと、積分電圧Ｖi が低くなっていくため、該積分電圧Ｖi が基準電圧Ｖz よりも低くなる位置が進んでいき、点火位置が進角していく。回転速度が進角終了速度Ｎs2に達すると、制御信号Ｖq の立上り位置θ21，θ22よりも進んだ位置で積分電圧Ｖi が基準電圧Ｖz よりも低くなるため、点火位置は制御信号Ｖq の立上り位置θ21，θ22に固定される。従って、図８の点火装置を用いた場合には、図１２の折れ線ａのように、進角開始回転速度Ｎs1と進角終了回転速度Ｎs2との間で点火位置が徐々に進角していく点火特性を得ることができる。
【００５９】
図１０は本発明に係わる点火装置の更に他の構成例の要部を示したもので、図１０の回路のＣ点ないしＪ点の各部の信号波形をそれぞれ図１１（Ｃ）ないし（Ｊ）に示してある。
【００６０】
図１０に示した点火装置は、図８に示した点火位置制御装置１８の制御信号発生回路１８Ａを、図５に示した制御信号発生回路１８Ａで置き換えたものであり、その他の点は図８に示した例と全く同様に構成されている。
【００６１】
図１０に示した点火装置では、図１１（Ｆ）に示すように、制御信号Ｖq が第１の矩形波信号Ｖ1 の立下がり位置θ11，θ12から第２の矩形波信号Ｖ2 の立下がり位置θ21，θ22までの間高レベルの状態を保持し、この制御信号が発生している間、定電流放電回路１８Ｇが積分コンデンサＣi を定電流放電させる。従って、積分電圧Ｖi の波形は、図１１（Ｊ）のようになる。
【００６２】
図１０に示した点火装置において、機関の回転速度が進角開始回転速度Ｎs1よりも低いときには、制御信号Ｖq が発生している区間で積分電圧Ｖi が基準電圧Ｖz を超えているため、トランジスタＴr5が導通状態を保持して、制御信号Ｖq によりオア回路１８Ｆに第２の点火位置信号Ｖg2が与えられるのを阻止している。従って、機関の回転速度が進角開始回転速度Ｎs1よりも低い状態では、パルス信号Ｖp の立下がり位置（設定位置）θ01，θ02で第１の点火位置信号Ｖg1が発生したときに点火回路（図８には図示せず）に点火信号が与えられる。
【００６３】
回転速度が進角開始回転速度Ｎs1に達すると、図１１に破線で示したように積分電圧Ｖi が制御信号Ｖq の立下がり位置θ21，θ22で基準電圧Ｖz よりも低くなって、トランジスタＴr5が遮断状態になるため、制御信号の立下がり位置θ21，θ22まで点火位置がステップ状に進角する。回転速度が更に上昇していくと、積分電圧Ｖi が低くなっていくため、該積分電圧Ｖi が基準電圧Ｖz よりも低くなる位置が進んでいき、点火位置が進角していく。回転速度が進角終了速度Ｎs2に達すると、制御信号Ｖq の立上り位置θ11，θ21よりも進んだ位置で積分電圧Ｖi が基準電圧Ｖz よりも低くなるため、点火位置は制御信号Ｖq の立上り位置θ11，θ21に固定される。従って、図１０に示した点火装置を用いた場合には、図１２の折れ線ｂのような点火特性を得ることができる。
【００６４】
図３，図５、図８，図１０にそれぞれ示した点火装置において、トランジスタＴr5とツェナーダイオードＺＤとからなる部分は、積分電圧Ｖi が反転入力端子（−端子）に入力された比較器と、直流電源の出力を分圧することにより基準電圧を発生させて、該基準電圧を上記比較器の非反転入力端子（＋端子）に与える基準電圧発生回路とにより構成することができる。
【００６５】
上記の例に示したように、磁石発電機の回転子を構成する多極の磁石回転子を信号発生装置のロータとして利用するようにすると、信号発生装置用のロータを特別に構成する必要がないため、構成を簡単にすることができるが、本発明においては、第１及び第２の磁気検出素子が検出する磁束を交番させるようにロータを設ければよいので、上記のように磁石回転子を信号発生装置のロータとして利用する場合に限定されるものではない。例えば磁石回転子１を構成するフライホイール２の外周にリラクタを形成して、該リラクタを形成したフライホイールを信号発生装置のロータとして用いることにより磁気検出素子が検出する磁束を交番させるようにしてもよい。
【００６６】
例えば図１３に示したように、Ｔ字形の鉄心１０１と、鉄心１０１の継鉄部１０１ａの中央に形成された脚部１０１ｂの先端に取り付けられた磁気検出素子１１と、鉄心１０１の継鉄部１０１ａの一端及び他端にそれぞれ向きを異ならせて取り付けた磁石１０２及び１０３と、磁石１０２、磁気検出素子１１及び磁石１０３のそれぞれの先端に取り付けられた極片部１０４ないし１０６とにより信号発電子１１０を構成して、フライホイール２の外周に形成したリラクタ２００を信号発電子１１０の極片部１０４ないし１０６に対向させることによっても、磁気検出素子１１が検出する磁束を交番させて該磁気検出素子１１から矩形波信号を発生させることができる。
【００６７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、機関の回転速度が進角開始回転速度よりも低い領域では、機関の上死点付近で点火を行わせ、回転速度が進角開始回転速度に達した時に点火位置をパルス信号の立上り位置よりも更に進んだ位置までステップ状に進角させるか、または回転速度の上昇に伴って徐々に進角させることができるため、信号発生装置の第１及び第２の磁気検出素子の間の角度間隔を広くすることなく進角幅を拡大することができる。従って、信号発生装置を大形にすることなく広い進角幅を有する点火特性を得ることができる。
【００６８】
また本発明によれば、第１及び第２の磁気検出素子の間の角度間隔を変更することなく、両磁気検出素子の間の角度間隔よりも広い進角幅を有する種々の点火特性を得ることができるため、進角幅の変更に容易に対処することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる内燃機関点火装置で用いる磁石発電機の構成を示した構成図である。
【図２】図１の要部の断面図である。
【図３】本発明に係わる内燃機関点火装置の回路構成例を示した回路図である。
【図４】図３に示した回路の各部の信号波形を示す信号波形図である。
【図５】本発明に係わる内燃機関点火装置の他の回路構成例の要部を示した回路図である。
【図６】図５に示した回路の各部の信号波形を示した波形図である。
【図７】図３及び図５に示した点火装置により得られる点火特性を示した線図である。
【図８】本発明に係わる内燃機関点火装置の更に他の回路構成例の要部を示した回路図である。
【図９】図８の点火装置の各部の信号波形を示した波形図である。
【図１０】本発明に係わる内燃機関点火装置の更に他の回路構成例の要部を示した回路図である。
【図１１】図１０の点火装置の各部の信号波形を示した波形図である。
【図１２】図８及び図１０の点火装置により得られる点火特性を示した線図である。
【図１３】本発明で用いることができる信号発生器の変形例を示した構成図である。
【符号の説明】
１ 磁石回転子
２ フライホイール
３ａ〜３ｄ 永久磁石
５，６ 電機子鉄心
７ 発電コイル（エキサイタコイル）
８ 発電コイル
９ 信号発生器
１１ 第１の磁気検出素子
１２ 第２の磁気検出素子
１３ 点火回路
１６ 信号発生装置
１７ 波形整形回路
１８ 点火位置制御装置
１８Ａ 制御信号発生回路
１８Ｂ 第１の点火位置信号発生回路
１８Ｃ 積分回路
１８Ｄ リセット回路
１８Ｅ 第２の点火位置信号発生回路
１８Ｆ オア回路
１８Ｇ 定電流放電回路

Claims (4)

1. 点火信号が与えられた時に内燃機関の気筒に取り付けられた点火プラグに印加するための点火用高電圧を発生する点火回路と、
   内燃機関の回転方向の後方側及び前方側に互いに位置をずらした状態で配置されて磁束の交番を検出した時にレベルが変化する第１及び第２の矩形波信号をそれぞれ発生する第１及び第２の磁気検出素子と、内燃機関の回転に伴って前記第１及び第２の磁気検出素子が検出する磁束を交番させるロータと、前記第１の磁気検出素子が発生する第１の矩形波信号と第２の磁気検出素子が発生する第２の矩形波信号とに論理演算を施して第１及び第２の矩形波信号の一方が低レベルの状態にあり他方が高レベルの状態にある期間高レベルの状態を保持するパルス信号を発生する波形整形回路とを備えた信号発生装置と、
   前記信号発生装置の出力に基づいて決定した内燃機関の点火位置で前記点火回路に点火信号を与える点火位置制御装置とを備えた内燃機関用点火装置において、
   前記パルス信号の立下り位置が内燃機関の上死点付近の設定位置に一致するように前記信号発生装置が構成され、
   前記点火位置制御装置は、前記第１の矩形波信号と第２の矩形波信号とに論理演算を施して前記パルス信号の立上り位置よりも位相が進んだ位置で生じる前記第１の矩形波信号のレベル変化位置または第２の矩形波信号のレベル変化位置で立上がり、前記パルス信号の立下がり位置までの間に立下がる矩形波状の制御信号を発生する制御信号発生回路と、前記パルス信号の立下りを検出して第１の点火位置信号を発生させる第１の点火位置信号発生回路と、積分コンデンサと該積分コンデンサを定電流充電する充電回路とからなっていて前記積分コンデンサの両端に所定の傾きで上昇する積分電圧を発生させる積分回路と、前記第１の点火位置信号が発生した時に前記積分コンデンサに蓄積されている電荷をほぼ瞬時に放電させるリセット回路と、前記制御信号が発生している状態で前記積分電圧が基準電圧よりも低くなった時に第２の点火位置信号を発生する第２の点火位置信号発生回路と、前記第１の点火位置信号及び第２の点火位置信号のいずれか一方が入力された時に前記点火回路に点火信号を与えるオア回路とを具備し、
   前記内燃機関の回転速度が進角開始回転速度よりも低い時には前記制御信号が発生している区間で前記積分電圧が基準電圧よりも高くなっており、前記回転速度が進角開始回転速度に達した時に前記制御信号の立上り位置で前記積分電圧が基準電圧よりも低くなるように前記積分回路の定数と前記基準電圧のレベルとが設定されていることを特徴とする内燃機関用点火装置。
2. 点火信号が与えられた時に内燃機関の気筒に取り付けられた点火プラグに印加するための点火用高電圧を発生する点火回路と、
   内燃機関の回転方向の後方側及び前方側に互いに位置をずらした状態で配置されて磁束の交番を検出した時にレベルが変化する第１及び第２の矩形波信号をそれぞれ発生する第１及び第２の磁気検出素子と、内燃機関の回転に伴って前記第１及び第２の磁気検出素子が検出する磁束を交番させるロータと、前記第１の磁気検出素子が発生する第１の矩形波信号と第２の磁気検出素子が発生する第２の矩形波信号とに論理演算を施して第１及び第２の矩形波信号の一方が低レベルの状態にあり他方が高レベルの状態にある期間高レベルの状態を保持するパルス信号を発生する波形整形回路とを備えた信号発生装置と、
   前記信号発生装置の出力に基づいて決定した内燃機関の点火位置で前記点火回路に点火信号を与える点火位置制御装置とを備えた内燃機関用点火装置において、
   前記パルス信号の立下り位置が内燃機関の上死点付近の設定位置に一致するように前記信号発生装置が構成され、
   前記点火位置制御装置は、前記第１の矩形波信号と第２の矩形波信号とに論理演算を施して前記パルス信号の立上り位置よりも位相が進んだ位置で生じる前記第１の矩形波信号のレベル変化位置または第２の矩形波信号のレベル変化位置で立上がり、前記パルス信号の立下がり位置までの間に立下がる矩形波状の制御信号を発生する制御信号発生回路と、前記パルス信号の立下りを検出して第１の点火位置信号を発生させる第１の点火位置信号発生回路と、積分コンデンサと該積分コンデンサを定電流充電する充電回路と前記制御信号が発生している間前記積分コンデンサを定電流放電させる放電回路とからなっていて定電流充電が行われる期間一定の傾きで上昇し、定電流放電が行われる期間一定の傾きで下降する積分電圧を前記積分コンデンサの両端に発生させる積分回路と、前記第１の点火位置信号が発生した時に前記積分コンデンサに蓄積されている電荷をほぼ瞬時に放電させるリセット回路と、前記制御信号が発生している状態で前記積分電圧が基準電圧よりも低くなった時に第２の点火位置信号を発生する第２の点火位置信号発生回路と、前記第１の点火位置信号及び第２の点火位置信号のいずれか一方が入力された時に前記点火回路に点火信号を与えるオア回路とを具備し、
   前記内燃機関の回転速度が進角開始回転速度よりも低いときには前記制御信号が発生している区間で前記積分電圧が基準電圧以上になっており、前記回転速度が進角開始回転速度に達した時に前記制御信号が立下がる位置で前記積分電圧が前記基準電圧よりも低くなるように前記積分回路の定数と前記基準電圧のレベルとが設定されていることを特徴とする内燃機関用点火装置。
3. 前記信号発生装置のロータは、カップ状のフライホイールの周壁部の内周に永久磁石を取り付けて多極の磁石界磁を構成した磁石回転子からなり、
   前記第１及び第２の磁気検出素子は前記磁石回転子の内側に配置されて前記磁石回転子から生じる磁束を検出するように設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関点火装置。
4. 前記第２の点火位置信号発生回路は、
   前記積分電圧を前記基準電圧と比較して積分電圧が基準電圧よりも低くなった時に高レベルの点火指令信号を発生し、前記積分電圧が基準電圧以上になった時に該高レベルの点火指令信号を消滅させる点火指令信号発生回路と、前記制御信号と点火指令信号とを入力として、前記制御信号が発生している状態で前記点火指令信号が発生した時に前記第２の点火位置信号を出力するアンド回路とを備えていることを特徴とする請求項１，２または３のいずれかに記載の内燃機関点火装置。

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