JP4325377B2

JP4325377B2 - コンデンサ放電式内燃機関用点火装置

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Publication number: JP4325377B2
Application number: JP2003393679A
Authority: JP
Inventors: 清上村
Original assignee: Kokusan Denki Co Ltd
Current assignee: Mahle Electric Drive Systems Co Ltd
Priority date: 2003-11-25
Filing date: 2003-11-25
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2023-11-25
Also published as: JP2005155398A

Description

本発明は、過回転防止機能を備えたコンデンサ放電式の内燃機関用点火装置に関するものである。

周知のように、コンデンサ放電式の内燃機関用点火装置は、点火電源と、点火コイルの一次側に設けられて点火電源の出力で一方の極性に充電される点火用コンデンサと、導通した際に点火用コンデンサの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点火用サイリスタと、内燃機関の点火位置（点火時期に相当するクランク角位置）で点火用サイリスタをトリガするトリガ手段とにより構成される。点火電源としては、内燃機関により駆動される磁石発電機に設けられて、機関の回転に同期して交流電圧を誘起するエキサイタコイルがよく用いられる。エキサイタコイルを点火電源として用いる場合には、該エキサイタコイルの一方の極性の半波の出力電圧をダイオードを通して点火用コンデンサに印加することにより点火用コンデンサを充電する。本明細書では、点火用コンデンサを充電するために用いるエキサイタコイルの出力の一方の極性の半波を正の半波と呼ぶことにする。

この種の点火装置では、機関の点火位置よりも位相が進んだ位置で点火用コンデンサが充電され、機関の点火位置で点火用サイリスタがトリガされる。点火用サイリスタがトリガされると、該サイリスタが導通して点火用コンデンサの電荷を点火コイルの一次コイルを通して放電させるため、点火コイルの鉄心中で大きな磁束の変化が生じ、点火コイルの二次コイル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に印加されるため、該点火プラグで火花が生じて機関が点火される。

内燃機関の回転速度が制限値を超えるのを防止する過回転防止機能を備えたコンデンサ放電式の点火装置として、特許文献１に示されたように、エキサイタコイルに対して並列にエキサイタ短絡用サイリスタを設けて、機関の回転速度が制限値を超えているときにエキサイタ短絡用サイリスタを導通させることにより、エキサイタコイルを短絡するようにしたものが知られている。

機関の回転速度が制限値を超えたときにエキサイタコイルを短絡すると、点火用コンデンサが充電されなくなるため、点火動作が行われなくなり、機関の回転速度が低下させられる。機関の回転速度が制限値以下に低下すると、エキサイタコイルの短絡が解除されて点火用コンデンサの充電が再開され、点火動作が回復するため、機関が正常に点火されるようになり、機関の運転が継続される。

特許文献１に示された点火装置では、点火用サイリスタの外に、エキサイタコイル短絡用サイリスタを設ける必要があるため、点火装置のハードウェア部分の構成が複雑になるのを避けられない。

エキサイタコイル短絡用スイッチを省略するためには、特許文献２に示されているように、点火用サイリスタをエキサイタコイル短絡用スイッチとして兼用するようにすればよい。特許文献２に示された点火装置では、機関の回転速度が制限値を超えたことを検出する検出回路を設けて、この検出回路が機関の過回転を検出したときに点火用サイリスタを導通させてエキサイタコイルを短絡することにより点火動作を停止させるようにしている。

また特許文献３には、信号コイルの出力により充電されるトリガ用のコンデンサを点火用サイリスタのトリガ回路に設けて、該トリガ用コンデンサの電荷を抵抗素子と点火用サイリスタのゲートカソード間とを通して放電させることにより点火用サイリスタにトリガ信号を与えるようにしたコンデンサ放電式の点火装置が示されている。

この点火装置では、トリガ用コンデンサの放電電流が流れている間点火用サイリスタにトリガ信号が与えられ続ける。機関の回転速度が制限値以下の時には、エキサイタコイルが正の半波の電圧を出力するまでの間にトリガ用コンデンサの放電電流がしきい値レベル未満になって点火用サイリスタへのトリガ信号の供給が停止されるため、エキサイタコイルの正の半波の電圧の立上がり時に点火用サイリスタがトリガされることがなく、点火用コンデンサの充電は正常に行われる。これに対し、機関の回転速度が制限値を超えたときには、エキサイタコイルの正の半波の電圧の立上がり時に点火用サイリスタにトリガ信号が与えられるようになるため、エキサイタコイルの正の半波の電圧が立上がると同時に点火用サイリスタが導通する。従って、回転速度が制限値を超えたときには、点火用コンデンサの充電が行われなくなり、これにより点火動作が阻止されて、機関の回転速度が低下させられる。
特開昭５９−１６８２７３号公報特開昭６２−６３１７３号公報（第４図及び第５頁左下欄）特開２００１−１９３６１８号公報

特許文献２に示されたように、点火用サイリスタをエキサイタコイル短絡用スイッチとして兼用すれば、エキサイタコイル短絡用スイッチを別個に設ける必要がないため、構成を簡単にすることができる。しかしながら、同特許文献に示されている点火装置では、機関の過回転が検出されたときに直ちに点火用サイリスタを導通させるため、機関の正規の点火位置以外の位置で過回転が検出されたときに点火用コンデンサが放電して点火コイルの二次コイルに高電圧が発生することがあり、この高電圧により正規の点火位置以外の位置で点火プラグに火花が発生して機関に悪影響を及ぼすおそれがあった。

また特許文献３に示された発明によれば、機関の回転速度が制限値を超えたときにエキサイタコイルの正の半波の電圧全体を短絡することができるため、予期しない位置で点火動作が行われることはないが、同特許文献に示された発明では、信号コイルの出力により充電されるコンデンサの放電電流により点火用サイリスタにトリガ信号を与えるため、機関の回転速度等の制御条件に対して内燃機関の点火位置を自由に制御することがでないという問題がある。

本発明の目的は、点火用サイリスタをエキサイタコイル短絡用スイッチとして兼用して、機関の回転速度が制限値を超えたことが検出された時に、正規の点火位置以外の予期しない位置で点火動作を行わせることなく、しかも機関の定常運転時の点火位置の制御性を何ら損なうことなく、機関の過回転を防止する制御動作を行わせるようにした過回転防止機能付き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。

本発明は、内燃機関が１回転する間に第１の負の半波の電圧と正の半波の電圧と第２の負の半波の電圧とを順次出力するエキサイタコイルと、点火コイルの一次側に設けられてエキサイタコイルが出力する正の半波の電圧で充電される点火用コンデンサと、点火用コンデンサが充電されている状態で導通した際に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点火用サイリスタと、第１の負の半波の電圧及び第２の負の半波の電圧をパルス波形に整形する波形整形回路と、点火用サイリスタを制御するコントローラとを備えたコンデンサ放電式の内燃機関用点火装置を対象とする。

本発明においては、コントローラが、波形整形回路から得られるパルスの発生間隔から内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段と、回転速度検出手段により検出された回転速度に対して内燃機関の正規点火位置を演算する点火位置演算手段と、第１の負の半波の電圧を波形整形回路により波形整形して得たパルスを基準パルスとして該基準パルスの発生位置を基準にして点火位置演算手段により演算された正規点火位置を検出し、該点火位置を検出したときに点火用サイリスタにトリガ信号を与える定常時トリガ手段とを備えているものとする。

本発明においては、エキサイタコイルを、正規点火位置の最大進角位置よりも位相が進んだ位置で正の半波の電圧を消滅させるように設ける。

本発明においてはまた、上記コントローラに、回転速度検出手段により検出された内燃機関の回転速度が制限値を超えているか否かを判定する回転速度判定手段と、回転速度判定手段により内燃機関の回転速度が制限値を超えていると判定されたときに、基準パルスの発生位置で点火用サイリスタへのトリガ信号の供給を開始して、内燃機関の回転速度が制限値以下になるまでの間エキサイタコイルが正の半波の電圧を出力する毎に点火用サイリスタを導通させる過回転時トリガ手段とを設ける。

上記のように構成すると、機関の回転速度が制限値以下になっている定常運転時には、点火位置演算手段により演算された点火位置で点火動作が行われるため、各種の制御条件に対する点火位置の制御を自由に行わせることができ、過回転防止機能を持たせたことにより点火位置の制御範囲が制限される等の問題が生じることはない。

また上記のように構成すると、機関の回転速度が制限値を超えたときに、エキサイタコイルが正の半波の電圧を出力するクランク角位置よりも位相が進んでいる基準パルスの発生位置で点火用サイリスタがトリガされるため、エキサイタコイルの正の半波の出力を完全に短絡することができ、機関の過回転時に点火用コンデンサが充電されている状態で点火用サイリスタにトリガ信号が与えられて予期しない位置で点火動作が行われるのを防ぐことができる。

上記の構成では、基準パルスが発生する位置を過回転検出時の点火用サイリスタのトリガ開始位置としているが、回転速度判定手段により内燃機関の回転速度が制限値を超えていると判定された後に最初に検出された正規点火位置で点火用サイリスタへのトリガ信号の供給を開始して、以後内燃機関の回転速度が制限値以下になるまでの間エキサイタコイルが正の半波の電圧を出力する毎に点火用サイリスタを導通させるように過回転時トリガ手段を構成してもよい。

このように構成した場合には、過回転を検出した後、正規の点火位置で一度点火が行われた後、エキサイタコイルの各正の半波の電圧が短絡されて点火動作が阻止されるので、正規の点火位置以外の予期しない点火位置で点火動作が行われるのを防ぐことができる。

上記の構成では、内燃機関が１回転する間にエキサイタコイルから第１の負の半波の電圧と正の半波の電圧と第２の負の半波の電圧とを順次出力するように構成された磁石発電機を用いて、エキサイタコイルが出力する正の半波の電圧で点火用コンデンサを充電し、エキサイタコイルが出力する第１の負の半波の電圧を波形整形することにより得た基準パルスを基準にして正規の点火位置を検出するするようにしたが、内燃機関の回転に同期して正負の半波の電圧を交互に出力するエキサイタコイルを備えた磁石発電機を用いてエキサイタコイルの正の半波の出力電圧で点火用コンデンサを充電し、内燃機関の点火位置の最大進角位置よりも更に進角したクランク角位置で基準パルスを出力する信号発生器を用いて、該信号発生器が出力する基準パルスの発生位置を基準にして正規点火位置を検出するようにしたコンデンサ放電式の内燃機関用点火装置にも本発明を適用することができる。

この場合には、エキサイタコイルが最大進角位置よりも位相が進んだ位置で正の半波の電圧を消滅させるようにしておき、基準パルスの発生位置を、エキサイタコイルが正の半波の電圧を発生するクランク角位置よりも位相が進んだ位置に設定しておく。

この場合も過回転時トリガ手段は、回転速度判定手段により内燃機関の回転速度が制限値を超えていると判定されたときに、基準パルスの発生位置で点火用サイリスタへのトリガ信号の供給を開始して、内燃機関の回転速度が制限値以下になるまでの間エキサイタコイルが正の半波の電圧を発生する毎に点火用サイリスタを導通させるように構成するか、または回転速度判定手段により内燃機関の回転速度が制限値を超えていると判定された後に最初に検出された正規点火位置で点火用サイリスタへのトリガ信号の供給を開始して、内燃機関の回転速度が制限値以下になるまでの間エキサイタコイルが正の半波の電圧を出力する毎に点火用サイリスタを導通させるように構成する。

以上のように、本発明によれば、機関の過回転が検出されたときに、エキサイタコイルが正の半波の電圧を発生する位置よりも進んだ基準パルスの発生位置、または過回転が検出された後最初に検出された正規の点火位置で点火用サイリスタをトリガして、以後エキサイタコイルが正の半波の電圧を発生する毎に該点火用サイリスタを導通させてエキサイタコイルを短絡するようにしたので、正規の点火位置以外の予期しない位置で点火動作を行わせることなく、点火用サイリスタをエキサイタコイル短絡用スイッチとして兼用して、機関の過回転を防止する制御動作を行わせることができる。

また本発明では、機関の回転速度が制限値以下になっている定常状態における点火位置を演算により自由に定めることができ、過回転時トリガ手段を設けたことにより、定常運転時の点火位置の制御が制約を受けることがないため、定常運転時には各種の制御条件に対する点火位置の制御を自由に行わせることができる。

以下図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。

図１は本発明の実施形態で用いるハードウェア回路の構成を示したもので、同図において、１は内燃機関に取り付けられた磁石発電機内に設けられたエキサイタコイル、２は一次コイル２ａ及び二次コイル２ｂを有する点火コイル、３は点火コイルの一次側に設けられて、エキサイタコイル１が出力する正の半波の電圧でダイオード４を通して充電される点火用コンデンサ、５は導通した際に点火用コンデンサ３の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点火用サイリスタ、６は点火用サイリスタ５を制御するコントローラ、７はコントローラ６に電源電圧を与える電源回路、８はエキサイタコイルの負の半波の出力電圧波形をパルス波形に整形する波形整形回路、９は図示しない内燃機関の気筒に取り付けられて点火コイル２の二次コイルに接続された点火プラグである。この例では内燃機関が単気筒であるとしている。

本実施形態では、点火コイル２の一次コイル２ａ及び二次コイル２ｂの一端が接地され、点火用コンデンサ３の一端が点火コイル２の一次コイル２ａの非接地側端子に接続されている。点火用サイリスタ５は点火用コンデンサ３の他端と接地間にカソードを接地側を向けた状態で接続されている。

本実施形態では、エキサイタコイル１が図２に示すような磁石発電機１０に設けられている。図２において、１１は内燃機関のクランク軸１２に取り付けられた鉄製のロータヨークで、ロータヨーク１１の外周に形成された凹部１１ａ内にロータヨークの径方向に着磁された永久磁石１３が取り付けられている。図示の例では、永久磁石１３の径方向の外側の磁極面がＮ極となっていて、凹部１１ａの両側のロータヨークの外周部に永久磁石１３のＳ極が導出されている。ロータヨーク１１と永久磁石１３とにより３極のロータ１４が構成されている。

１５は磁石発電機のステータで、図示のステータ１５は、磁石回転子の外周に対向させられた磁極部１６ａ，１６ｂを両端に有するコの字形の鉄心１６を備え、該鉄心１６にエキサイタコイル１が巻回されている。エキサイタコイル１は、図３（Ａ）に示したように、第１の負の半波の電圧Ｖ11と、正の半波の電圧Ｖ2と、第２の負の半波の電圧Ｖ12とからなる１サイクル半の交流電圧をロータ１４が１回転する間に１回誘起する。

エキサイタコイル１の一端及び他端にはそれぞれダイオード２１及び２２のカソードが接続され、ダイオード２１及び２２のアノードの共通接続点が接地されている。エキサイタコイル１の一端はダイオード４を通して点火用コンデンサ３の他端に接続され、エキサイタコイル１が図示の矢印方向の正の半波の電圧Ｖ2を発生したときにエキサイタコイル１−ダイオード４−点火用コンデンサ３−点火コイルの一次コイル２ａ−ダイオード２２−エキサイタコイル１の経路で電流が流れて点火用コンデンサ３が図示の極性に充電される。これにより、点火用コンデンサの両端の電圧Ｖｃ（図３Ｂ）が上昇する。

電源回路７はエキサイタコイル１の他端と接地間にダイオード２３を通して接続されている。電源回路７は、エキサイタコイル１の負の半波の電圧Ｖ11及びＶ12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値以下に保つように制御する制御回路とを備えた公知のもので、その出力端子７ａと接地間にコントローラ６を駆動するために必要な電源電圧Ｖccを出力する。

波形整形回路８は、エキサイタコイル１が出力する負の半波の電圧Ｖ11及びＶ12をパルス波形に整形する回路からなっていて、負の半波の電圧Ｖ11及びＶ12をそれぞれ図３（Ｃ）に示すようなパルス信号Ｐ1及びＰ2に変換する。これらのパルス信号は、コントローラ６に入力されている。

コントローラ６は、マイクロコンピュータに所定のプログラムを実行させることにより、波形整形回路８が出力するパルス信号Ｐ1及びＰ2から、進み側のパルス信号Ｐ1を基準パルスとして判別する基準パルス判別手段６Ａと、基準パルスＰ1の発生間隔から機関の回転速度を検出する回転速度検出手段６Ｂと、この回転速度検出手段により検出された回転速度に対して機関の正規点火位置を演算する点火位置演算手段６Ｃと、点火位置演算手段により演算された正規点火位置で点火用サイリスタ５にトリガ信号を与える定常時トリガ手段６Ｄと、回転速度検出手段６Ｂにより検出された内燃機関の回転速度が制限値を超えているか否かを判定する回転速度判定手段６Ｅと、回転速度判定手段６Ｅにより内燃機関の回転速度が制限値を超えていると判定されたときに、基準パルスの発生位置で点火用サイリスタへのトリガ信号の供給を開始して、内燃機関の回転速度が前記制限値以下になるまでの間エキサイタコイルが正の半波の電圧Ｖ2を出力する毎に点火用サイリスタを導通させる過回転時トリガ手段６Ｆとを構成する。

各機能実現手段について更に説明すると、基準パルス判別手段６Ａは、パルス信号Ｐ1が発生してからパルス信号Ｐ2が発生するまでの時間とパルス信号Ｐ2が発生してからパルス信号Ｐ1が発生するまでの時間とが異なることを利用してパルス信号Ｐ1及びＰ2のうち、進み側のパルス信号Ｐ1（第１の負の半波の電圧Ｖ11を波形整形して得たパルス信号）を基準パルスとして判別する。

回転速度検出手段６Ｂは、基準パルスＰ1が発生する毎にタイマの計測値を読み取って、前回基準パルスが発生してから今回の基準パルスが発生するまでの時間Ｔｎ（クランク軸が１回転するのに要した時間）を求め、この時間Ｔｎから回転速度Ｎ（＝６０／Ｔｎ）を演算により求める。

点火位置演算手段６Ｃは、回転速度検出手段により検出された回転速度に対して点火位置演算用マップを検索して正規点火位置θｉを演算した後、更にこの正規点火位置θｉを検出するためにタイマに計測させる時間を点火用タイマ計時データＴｉとして演算する。この点火用タイマ計時データは、機関のクランク軸が基準パルスＰ1の発生位置から正規点火位置まで回転する間にタイマに計測させるべき時間（クロックパルスの数）であり、正規点火位置θｉと、機関の回転速度との関数である。点火用タイマ計時データＴｉは、基準パルスＰ1の発生位置（基準位置）をθref、正規点火位置をθｉ、クランク軸が１回転するのに要した時間（回転速度検出手段が読み込む時間）をＴｎとした場合、下記の（１）式により与えられる。

Ｔｉ＝Ｔｎ（θref−θｉ）／３６０（１）
定常時トリガ手段６Ｄは、第１の負の半波の電圧を前記波形整形回路により波形整形して得た基準パルスＰ1の発生位置を基準にして点火位置演算手段６Ｃにより演算された正規点火位置θｉを検出する動作を行って、該正規点火位置θｉを検出したときに点火用サイリスタにトリガ信号Ｖｔを与える。具体的には、基準パルスＰ1が発生したことが認識された時に、点火位置を検出するためにタイマに計測させる計測値として点火用タイマ計時データＴｉをセットして、タイマがセットされた計時データＴｉの計測を完了したときにトリガ信号Ｖｔを発生させる。正規点火位置（図３の時刻ｔi1，ｔi2，…に相当するクランク角位置）で点火用サイリスタ５にトリガ信号Ｖｔが与えられると、該サイリスタ５が導通するため、点火用コンデンサ３に蓄積されていた電荷がサイリスタ５と点火コイル２の一次コイル２ａとを通して放電し、点火用コンデンサの両端の電圧Ｖｃ（図３Ｂ）は０［Ｖ］に低下する。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、点火コイルの二次コイル２ｂに点火用高電圧が誘起する。この高電圧は点火プラグ９に印加されるため、該点火プラグで火花放電が生じ、機関が点火される。

回転速度判定手段６Ｅ及び過回転時トリガ手段６Ｆは、本発明において特に設けられたもので、回転速度判定手段６Ｅは、回転速度検出手段６Ｂにより検出された内燃機関の回転速度を制限値と比較して、検出された回転速度が制限値を超えているか否かを判定する。また過回転時トリガ手段６Ｆは、回転速度判定手段６Ｅにより内燃機関の回転速度が制限値を超えていると判定されたときに、その後に発生する最初の基準パルスＰ1の発生位置を過回転時トリガ開始位置として、該トリガ開始位置で点火用サイリスタ５へのトリガ信号の供給を開始し、以後、内燃機関の回転速度が制限値以下になるまでの間エキサイタコイルが正の半波の電圧Ｖ2を出力する毎に点火用サイリスタ５を導通させる。

本実施形態では、回転速度Ｎの演算が行われる毎に該回転速度Ｎが制限値ＮLを超えているか否かの判定が行われる。図３に示した例では、時刻ｔ1において回転速度Ｎが制限値ＮLを超えたことが検出されたため、時刻ｔ1の後の時刻ｔ2で基準パルス信号Ｐ1が発生したときに点火用サイリスタ５にトリガ信号Ｖｔが与えられている。この例では、回転速度が制限値を超えていることが検出されている間点火用サイリスタ５にトリガ信号Ｖｔが継続的に与えられる。そのため、点火用サイリスタ５は、エキサイタコイル１が正の半波の電圧Ｖ2を出力する毎に導通してエキサイタコイル１の正の半波の電圧を完全に短絡し、点火用コンデンサ３が充電されるのを阻止する。これにより点火動作が停止させられるため、機関は強制的に失火状態にされ、その回転速度が低下していく。機関の回転速度が制限値ＮL以下になると、基準パルス信号Ｐ1の発生位置でトリガ信号Ｖｔが発生することがなくなるため、エキサイタコイル１は短絡されなくなり、点火用コンデンサ３の充電が再開されて点火動作が回復する。これにより内燃機関は再び点火されるようになり、その運転が維持される。

上記の各手段を構成するためにマイクロコンピュータに実行させるプログラムのアルゴリズムの一例を示すフローチャートを図４ないし図６に示した。機関の始動時にエキサイタコイル１の出力電圧が上昇し、電源回路７の出力電圧が確立してマイクロコンピュータの電源が投入されると、図４のルーチンが開始される。このルーチンでは先ずステップ１で各部のイニシャライズを行った後、メインルーチン移行する。メインルーチンを開始するに当たっては、先ずステップ２においてメインルーチン実行要求フラグがセットされているか否かを判定する。機関の始動時にはメインルーチン実行要求フラグがセットされているため、ステップ３に進んで後記する図５のルーチンで読み込まれた３６０°計時データ（クランク軸が１回転する間に計測された時間のデータ）Ｔnから回転速度Ｎ（＝６０／Ｔｎ）を演算して、機関の回転速度Ｎを更新する。次いでステップ４において、基準パルスが発生したときの時刻と現在の回転速度Ｎとから基準位置（基準クランク角）θrefをマップ演算し、ステップ５で回転速度Ｎが制限値ＮL未満であるか否かを判定する。その結果、回転速度Ｎが制限値ＮL未満であると判定されたときには、ステップ６に進んで回転速度Ｎに対して点火位置θｉをマップ演算し、ステップ７で点火用タイマ計時データＴｉを演算する。次いでステップ８でメインルーチン実行要求フラグをクリアし、メインルーチン実行要求フラグがセットされているか否かを判定するステップ２に戻る。ステップ５で回転速度Ｎが制限値ＮLを超えていると判定されたときには、ステップ９に進んで過回転制御実行要求フラグをセットした後、ステップ６に移行する。

波形整形回路８がパルス信号を発生する毎に図５に示した基準信号割り込みが実行される。この基準信号割り込みでは、ステップ１において今回発生したパルス信号が基準パルス信号Ｐ1であるか否かの判定を行う。その結果、今回発生したパルス信号が基準パルス信号Ｐ1でないと判定されたときには、何もしないでこのルーチンを終了する。ステップ１で今回発生したパルス信号が基準パルス信号であると判定されたときには、ステップ２に進んでタイマに点火用タイマ計時データＴｉをセットして該計時時間データＴｉの計測を開始させるとともに、点火要求フラグをセットする。次いでステップ３において、過回転制御実行要求フラグがセットされていないかどうか（過回転制御を実行することが要求されていないかどうか）を判定する。その結果、過回転制御実行要求フラグがセットされていない場合には、ステップ４でタイマの計測値を回転速度データＴn（クランク軸が１回転する間の時間）として読み込み、ステップ５でメインルーチン実行要求フラグをセットする。またステップ３で過回転制御実行要求フラグがセットされていると判定されたときにはステップ６に進んで点火用サイリスタ５にトリガ信号を与え、該点火用サイリスタ５を導通させることによりエキサイタコイル１を短絡する。これにより点火用コンデンサ３の充電を阻止し、点火動作を停止させる。

本実施形態で用いているタイマは、基準パルス信号が検出される毎に計時動作を開始して、一定の時間Δｔ毎に計測値を１ずつインクリメントする計時動作を行うタイマである。このタイマの計時動作は図示しない割り込み制御手段により監視されており、該割り込み制御手段が点火用タイマ計時データＴiの計測を完了したことを検出した時（正規の点火位置が検出された時）、及びタイマが点火用タイマ計時データＴiの計時動作を完了している状態で、一定の時間Δｔが経過する毎に、図６のタイマ割り込みを実行させる。即ち、図２のタイマ割り込みは、タイマが点火用タイマ計時データＴiの計測を行っている期間は実行されないが、それ以外の期間は、一定の時間Δｔ毎に実行される。

図６のタイマ割り込みでは、先ずステップ１で点火要求フラグがセットされているか否か（点火要求があるか否か）を判定し、点火要求フラグがセットされている場合には、ステップ２に進んで点火用サイリスタ５に与えるトリガ信号Ｖｔの出力を開始し、トリガ信号出力中フラグをセットする。次いで、ステップ３で点火要求フラグをクリアし、ステップ４で、クランク軸が１回転する間の時間Ｔnを計測するために単位時間Δｔ毎にタイマの計測値を１だけインクリメントする処理（３６０°インターバル処理）を行った後このルーチンを終了する。ステップ１で点火要求フラグがセットされていないと判定されたときには、ステップ５に進んでトリガ信号出力中フラグがセットされているか否か（トリガ信号が出力中であるか否か）を判定する。その結果トリガ信号出力フラグがセットされているときには、ステップ６でトリガ信号の出力を停止し、トリガ信号出力中フラグをクリアした後このルーチンを終了する。ステップ５でトリガ信号出力中フラグがセットされていない（トリガ信号が出力されていない）と判定されたときには、ステップ４に移行する。

上記のアルゴリズムによる場合には、図５のステップ１により基準パルス識別手段６Ａが構成され、図４のステップ３と図５のステップ４とにより回転速度検出手段６Ｂが構成される。また図４のステップ４及び５により点火位置演算手段６Ｃが構成され、図６のルーチンにより定常時トリガ手段が構成される。更に図４のステップ５及び９により回転速度判定手段６Ｅが構成され、図５のステップ３及び６により、過回転時トリガ手段６Ｆが構成される。

上記の実施形態では、機関の回転速度が制限値を超えたことが検出されたときに、基準パルス信号の発生位置で点火用サイリスタにトリガ信号を与えることにより該点火用サイリスタを導通させてエキサイタコイルの正の半波の出力電圧を短絡するようにしているが、機関の回転速度が制限値を超えたことが検出された後最初に検出された正規点火位置を過回転時トリガ開始位置として、この位置で点火用サイリスタへのトリガ信号の供給を開始するようにしてもよい。例えば図３に示した例において、時刻ｔ1で機関の回転速度が制限値を超えたことが検出された場合には、その後に検出される正規点火位置（時刻ｔi2での点火位置）を過回転時トリガ開始位置としてこの位置で点火用サイリスタ５へのトリガ信号の供給を開始するようにしてもよい。

上記の実施形態では、機関の過回転が検出されたときに、点火用サイリスタ５にトリガ信号Ｖｔを連続的に供給することにより、エキサイタコイルが正の半波の電圧を出力する毎に点火用サイリスタを導通させるようにしたが、基準パルス信号Ｐ1が発生する毎に（または正規の点火位置が検出される毎に）、エキサイタコイルの正の半波の出力電圧が立ち上がるまでの間持続する信号幅を有する矩形波状のトリガ信号を点火用サイリスタに与えることにより、エキサイタコイルが正の半波の電圧を出力する毎に点火用サイリスタを導通させるようにしてもよい。

上記の実施形態では、図２に示したように、３極の磁石界磁を有する磁石発電機を用いて、クランク軸が１回転する間に１サイクル半の交流電圧をエキサイタコイルから発生させるようにしたが、本発明はこのような磁石発電機を用いる場合に限定されるものではなく、例えば、図７に示したように、クランク軸１２に取り付けられたロータ３０の外周に設けたリラクタｒの回転方向の前端側エッジ及び後端側エッジをそれぞれ検出して極性が異なるパルス信号Ｖs1及びＶs2（図８Ｃ）を発生する信号発生器３１を設けて、この信号発生器から得られるパルス信号から機関のクランク角情報を得る場合にも本発明を適用することができる。この場合、エキサイタコイル１を設ける磁石発電機としては、図８（Ａ）に示すように、クランク軸の回転に同期して正の半波の電圧Ｖe1と負の半波の電圧Ｖe2とからなる交流電圧Ｖｅを出力するものを用いる。磁石発電機としてフライホイール磁石発電機を用いる場合には、該磁石発電機のフライホイールをリラクタｒを設けるロータ３０として用いることができる。図７に示した点火装置の構成は、磁石発電機が異なる点、及び信号発生器３１が設けられている点を除き図１に示したものと同様である。

この場合、エキサイタコイル１は、機関の点火位置の最大進角位置よりも位相が進んだ位置で正の半波の電圧Ｖe1を消滅させるように設けられる。また信号発生器３１が先に発生するパルス信号Ｖs1を基準パルス信号として用い、この基準パルス信号を波形整形して得たパルスＰ1（図８Ｄ）をマイクロコンピュータに入力する。基準パルス信号Ｖs1の発生位置は、エキサイタコイル１が正の半波の電圧Ｖe1を出力するクランク角位置（点火用コンデンサの充電開始位置）よりも位相が進んだ位置に設定しておく。

このように構成する場合も、図８に示すように、時刻ｔ1で機関の過回転が検出されたときに、その後に発生する最初の基準パルス信号の位置（図８の時刻ｔ2におけるクランク角位置）を過回転時トリガ開始位置として、この位置で点火用サイリスタにエキサイタコイル短絡用のトリガ信号Ｖｔを与えることにより、内燃機関の回転速度が制限値以下になるまでの間エキサイタコイル１が正の半波の電圧を出力する毎に点火用サイリスタ５を導通させるように、過回転時トリガ手段を構成することができる。

また前記の実施形態と同様に、時刻ｔ1で機関の過回転が検出された後、最初に検出された正規点火位置（時刻ｔinにおけるクランク角位置）を過回転時トリガ開始位置として、この位置でエキサイタコイル短絡用のトリガ信号の供給を開始することにより、内燃機関の回転速度が制限値以下になるまでの間エキサイタコイルが正の半波の電圧を出力する毎に点火用サイリスタを導通させるようにしてもよい。

上記の各実施例では、内燃機関が単気筒であるとしたが、多気筒内燃機関を点火するコンデンサ放電式内燃機関用点火装置にも本発明を適用することができるのはもちろんである。

本発明の実施形態のハードウェアの構成を示した回路図である。図１の実施形態で用いる磁石発電機の構成を概略的に示した正面図である。図１の各部の電圧波形及び信号波形を示した波形図である。図１の実施形態でコントローラを構成するマイクロコンピュータに実行させるプログラムのメイン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１の実施形態においてマイクロコンピュータに実行させる基準信号割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１の実施形態においてマイクロコンピュータに実行させるタイマ割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。本発明の他の実施形態のハードウェアの構成を示した回路図である。図１の各部の電圧波形及び信号波形を示した波形図である。

符号の説明

１エキサイタコイル
２点火コイル
３点火用コンデンサ
５点火用サイリスタ
６コントローラ
８波形整形回路

Claims

内燃機関により駆動される磁石発電機に設けられて前記内燃機関が１回転する間に第１の負の半波の電圧と正の半波の電圧と第２の負の半波の電圧とを順次出力するエキサイタコイルと、点火コイルの一次側に設けられて前記エキサイタコイルが出力する正の半波の電圧で充電される点火用コンデンサと、導通した際に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点火用サイリスタと、前記第１の負の半波の電圧及び第２の負の半波の電圧をパルス波形に整形する波形整形回路と、前記点火用サイリスタを制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記波形整形回路から得られるパルスの発生間隔から前記内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記回転速度検出手段により検出された回転速度に対して前記内燃機関の正規点火位置を演算する点火位置演算手段と、前記第１の負の半波の電圧を前記波形整形回路により波形整形して得たパルスを基準パルスとして該基準パルスの発生位置を基準にして前記点火位置演算手段により演算された正規点火位置を検出し、該点火位置を検出したときに前記点火用サイリスタにトリガ信号を与える定常時トリガ手段とを備えているコンデンサ放電式内燃機関用点火装置において、
前記エキサイタコイルは、前記正規点火位置の最大進角位置よりも位相が進んだ位置で前記正の半波の電圧を消滅させるように設けられ、
前記コントローラは、
前記回転速度検出手段により検出された内燃機関の回転速度が制限値を超えているか否かを判定する回転速度判定手段と、
前記回転速度判定手段により内燃機関の回転速度が制限値を超えていると判定されたときに、前記基準パルスの発生位置で前記点火用サイリスタへのトリガ信号の供給を開始して、前記内燃機関の回転速度が前記制限値以下になるまでの間前記エキサイタコイルが前記正の半波の電圧を出力する毎に前記点火用サイリスタを導通させる過回転時トリガ手段と、
を具備した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。
内燃機関により駆動される磁石発電機に設けられて前記内燃機関が１回転する間に第１の負の半波の電圧と正の半波の電圧と第２の負の半波の電圧とを順次出力するエキサイタコイルと、点火コイルの一次側に設けられて前記エキサイタコイルが出力する正の半波の電圧で充電される点火用コンデンサと、導通した際に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点火用サイリスタと、前記第１の負の半波の電圧及び第２の負の半波の電圧をパルス波形に整形する波形整形回路と、前記点火用サイリスタを制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記波形整形回路から得られるパルスの発生間隔から前記内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記回転速度検出手段により検出された回転速度に対して前記内燃機関の正規点火位置を演算する点火位置演算手段と、前記第１の負の半波の電圧を前記波形整形回路により波形整形して得たパルスを基準パルスとして該基準パルスの発生位置を基準にして前記点火位置演算手段により演算された正規点火位置を検出し、該点火位置を検出したときに前記点火用サイリスタにトリガ信号を与える定常時トリガ手段とを備えているコンデンサ放電式内燃機関用点火装置において、
前記エキサイタコイルは、前記正規点火位置の最大進角位置よりも位相が進んだ位置で前記正の半波の電圧を消滅させるように設けられ、
前記コントローラは、
前記回転速度検出手段により検出された内燃機関の回転速度が制限値を超えているか否かを判定する回転速度判定手段と、
前記回転速度判定手段により内燃機関の回転速度が制限値を超えていると判定された後に最初に検出された正規点火位置で前記点火用サイリスタへのトリガ信号の供給を開始して、前記内燃機関の回転速度が前記制限値以下になるまでの間前記エキサイタコイルが正の半波の電圧を出力する毎に前記点火用サイリスタを導通させる過回転時トリガ手段と、
を具備した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。
内燃機関により駆動される磁石発電機に設けられて前記内燃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と、点火コイルの一次側に設けられて前記エキサイタコイルが出力する正の半波の電圧で充電される点火用コンデンサと、導通した際に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点火用サイリスタと、前記内燃機関の点火位置の最大進角位置よりも更に進角したクランク角位置で基準パルスを出力する信号発生器と、前記点火用サイリスタを制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記回転速度検出手段により検出された回転速度に対して前記内燃機関の正規点火位置を演算する点火位置演算手段と、前記基準パルスの発生位置を基準にして前記点火位置演算手段により演算された正規点火位置を検出して、該正規点火位置を検出したときに前記点火用サイリスタにトリガ信号を与える定常時トリガ手段とを備えているコンデンサ放電式内燃機関用点火装置において、
前記エキサイタコイルは、前記最大進角位置よりも位相が進んだ位置で前記正の半波の電圧を消滅させるように設けられ、
前記基準パルスの発生位置は、前記エキサイタコイルが正の半波の電圧を出力するクランク角位置よりも位相が進んだ位置に設定され、
前記コントローラは、
前記回転速度検出手段により検出された内燃機関の回転速度が制限値を超えているか否かを判定する回転速度判定手段と、
前記回転速度判定手段により内燃機関の回転速度が制限値を超えていると判定されたときに、前記基準パルスの発生位置で前記点火用サイリスタへのトリガ信号の供給を開始して、前記内燃機関の回転速度が前記制限値以下になるまでの間前記エキサイタコイルが前記正の半波の電圧を出力する毎に前記点火用サイリスタを導通させる過回転時トリガ手段と、
を具備した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。
内燃機関により駆動される磁石発電機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と、点火コイルの一次側に設けられて前記エキサイタコイルが出力する正の半波の電圧で充電される点火用コンデンサと、前記点火用コンデンサが充電されている状態で導通した際に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点火用サイリスタと、前記内燃機関の点火位置の最大進角位置よりも更に進角したクランク角位置で基準パルスを出力する信号発生器と、前記点火用サイリスタを制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記回転速度検出手段により検出された回転速度に対して前記内燃機関の正規点火位置を演算する点火位置演算手段と、前記基準パルスの発生位置を基準にして前記点火位置演算手段により演算された正規点火位置を検出して、該点火位置を検出したときに前記点火用サイリスタにトリガ信号を与える定常時トリガ手段とを備えているコンデンサ放電式内燃機関用点火装置において、
前記エキサイタコイルは、前記最大進角位置よりも位相が進んだ位置で前記正の半波の電圧を消滅させるように設けられ、
前記基準パルスの発生位置は、前記エキサイタコイルが正の半波の電圧を出力するクランク角位置よりも位相が進んだ位置に設定され、
前記コントローラは、
前記回転速度検出手段により検出された内燃機関の回転速度が制限値を超えているか否かを判定する回転速度判定手段と、
前記回転速度判定手段により内燃機関の回転速度が制限値を超えていると判定された後に最初に検出された正規点火位置で前記点火用サイリスタへのトリガ信号の供給を開始して、前記内燃機関の回転速度が前記制限値以下になるまでの間前記エキサイタコイルが正の半波の電圧を出力する毎に前記点火用サイリスタを導通させる過回転時トリガ手段と、
を具備した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。