JP4412058B2 - コンデンサ放電式内燃機関用点火装置 - Google Patents

Description

本発明は、発電機の整流出力をＤＣ−ＤＣコンバータで昇圧して得た直流電圧で点火用コンデンサを充電する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。

コンデンサ放電式の内燃機関用点火装置は、点火コイルと、点火コイルの一次側に設けられて、点火電源部から得られる二百数十ボルトの電圧で一方の極性に充電される点火用コンデンサと、点火信号が与えられたときにオン状態になっ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放電用スイッチと、内燃機関の点火時期に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。

この種の点火装置では、点火電源部から得られる二百数十ボルトの直流電圧で点火用コンデンサが充電された後、内燃機関の点火時期に、点火用コンデンサに蓄積された電荷が放電用スイッチと点火コイルの一次コイルとを通して放電させられる。この放電により点火コイルの一次コイルに誘起した高い電圧が、点火コイルの一次、二次間の昇圧比により昇圧されて、点火コイルの二次コイルに３０［ｋＶ］程度の点火用高電圧が誘起させられる。この点火用高電圧は機関のシリンダに取り付けられた点火プラグに印加されるため、点火プラグで火花放電が生じ、機関が点火される。

コンデンサ放電式の点火装置で用いる点火電源部としては、内燃機関により駆動される交流発電機内に十分に多くの巻数を持って設けられて点火用コンデンサを充電するために必要な波高値を有する交流電圧を出力するエキサイタコイルと、このエキサイタコイルの交流出力の半波を取り出して点火用コンデンサに印加するダイオードとからなるもの、内燃機関により駆動される交流発電機の整流出力により充電されるバッテリから得られる１２［Ｖ］の電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ（直流昇圧回路）により昇圧して点火用コンデンサを充電するために必要な大きさの直流電圧を得るようにしたもの、及び機関により駆動される交流発電機内に設けられた比較的巻数が少ない発電コイルの整流出力により充電された電源コンデンサの両端の電圧をＤＣ−ＤＣコンバータにより昇圧するようにしたもの等が用いられている。

本発明では、内燃機関により駆動される交流発電機内に設けられた発電コイルの整流出力により充電された電源コンデンサの両端の電圧をＤＣ−ＤＣコンバータで昇圧することにより得た電圧で点火用コンデンサを充電するようにしたコンデンサ放電式内燃機関用点火装置（ＡＣ−ＤＣ−ＣＤＩ式内燃機関用点火装置）を対象とする。

点火電源部に用いるＤＣ−ＤＣコンバータは、特許文献１に示されているように、一次コイルに直流電圧が印加される昇圧トランスと、昇圧トランスの一次コイルに対して直列に接続されたチョッパ用スイッチと、チョッパ用スイッチをオンオフさせるスイッチ制御回路と、昇圧トランスの二次コイルに誘起する電圧を整流する整流器とを備えていて、チョッパ用スイッチのオンオフにより昇圧トランスの一次電流を断続させることによって昇圧トランスの二次コイルに昇圧された電圧を誘起させ、この誘起電圧を整流器を通して直流電圧として取り出すように構成されている。
特開２００２−１６１８３９号公報（図１及び図２）

上記のようなＤＣ−ＤＣコンバータにおいては、チョッパ用スイッチをオン状態からオフ状態にする際に昇圧トランスに流れている一次電流の大きさ（一次電流の遮断値）により昇圧性能が決まる。昇圧トランスに大きな一次電流が流れている状態でチョッパ用スイッチをオフ状態にすると昇圧トランスの二次側に高い電圧を得ることができるが、昇圧トランスに小さい一次電流しか流れていない状態では、チョッパ用スイツチをオフ状態にした際に昇圧トランスの二次コイルに十分に高い電圧を誘起させることができない。

ＤＣ−ＤＣコンバータから得られる電圧は、パルス波形の電圧であるため、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力により点火用コンデンサを充電して該点火用コンデンサに十分なエネルギを蓄積するためには、点火用コンデンサを充電する回数と、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧の波高値（ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧性能）とを適宜に設定する必要がある。点火コイルの充電に用いることができる期間（充電期間）は、機関の回転速度の上昇に伴って短くなっていくため、点火用コンデンサを充電する回数は、機関の回転速度の上昇に伴って少なくなっていく。機関の高速回転時に十分な点火性能を得るためには、限られた充電回数で、点火用コンデンサを十分に高い電圧まで充電することができるように、ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧性能を十分に高くしておく必要がある。即ち、機関の回転速度が最大値に達したときに、限られた充電期間内に点火用コンデンサを十分に高い電圧まで充電することができるように、ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧トランスに流す一次電流の大きさを十分に大きく設定して、ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧性能を高めておく必要がある。

特許文献１に示されているように、内燃機関により駆動される発電機の出力で充電されるバッテリの電圧をＤＣ−ＤＣコンバータで昇圧する構成をとる場合には、機関の回転速度が最大値に達したときに確保し得る充電期間内に点火用コンデンサを十分に高い電圧まで充電することができるように、ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧トランスに流す一次電流の大きさを設定しておくことにより、機関の低速回転時から高速回転時まで点火用コンデンサに十分なエネルギを蓄積して満足な点火性能を得ることができる。

しかしながら、特許文献１（図２）も示されているように、バッテリが搭載されない内燃機関駆動車両や内燃機関駆動発電機等において、機関により駆動される交流発電機内に設けられた発電コイルの整流出力で充電された電源コンデンサの両端の電圧をＤＣ−ＤＣコンバータにより昇圧する構成をとる場合には、機関の低速回転時からＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧トランスに大きな一次電流を流すように設定しておくと、以下に示す理由で電源コンデンサとして静電容量が非常に大きいものを用いることが必要になり、点火装置が大形化する上に、そのコストが高くなるという問題が生じる。

即ち、機関の低速回転時には、発電機の出力の１サイクルの期間が長くなるため、電源コンデンサの充電周期（充電間隔）が長くなり、点火用コンデンサを充電するためにＤＣ−ＤＣコンバータが昇圧動作を行う期間に行われる電源コンデンサの充電回数が少なくなるため、電源コンデンサがほとんど充電されない状態で、電源コンデンサからＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧トランスに一次電流が供給されることになる。そのため、機関の低速回転時に電源コンデンサからＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧トランスに高速回転時と同じ大きな一次電流を流すように設定した場合には、昇圧動作を行う期間（点火用コンデンサを充電する期間）が開始された後、最初の昇圧動作が行われた際に電源コンデンサの両端の電圧が大きく低下してしまい、その後に行われる昇圧動作時に電源コンデンサからＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧トランスに十分な一次電流を流すことができなくなる。このような状態が生じると、ＤＣ−ＤＣコンバータが昇圧動作を開始した後、最初に発生するＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧は高くても、その後に発生する出力電圧が大きく落ち込むため、点火用コンデンサに蓄積するエネルギが不足し、点火性能が低下する。これを避けるためには、電源コンデンサとして静電容量が非常に大きいものを用いることが必要になり、点火装置が大形化したり、そのコストが高くなったりするのを避けられなかった。

本発明の目的は、機関の低速回転時に電源コンデンサからＤＣ−ＤＣコンバータに流す電流を制限して、ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧性能を抑制しつつ昇圧動作を行わせることにより昇圧動作中に電源コンデンサの両端の電圧が大きく落ち込むのを防ぎ、電源コンデンサとして特に静電容量が大きいものを用いなくても、機関の低速回転時に点火用コンデンサに十分なエネルギを蓄積して、満足な点火性能を得ることができるようにした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、内燃機関により駆動される交流発電機の整流出力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昇圧するＤＣ−ＤＣコンバータと、点火コイルと、該点火コイルの一次側に設けられてＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧により充電される点火用コンデンサと、点火信号が与えられたとき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放電用スイッチ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。

本発明においては、内燃機関が設定値未満の低い回転速度で回転しているときには、電源コンデンサからＤＣ−ＤＣコンバータに流れ込む電流が、内燃機関の回転速度が前記設定値以上であるときに電源コンデンサからＤＣ−ＤＣコンバータに流れる電流の最大値よりも小さく設定された制限値を超えないように制御してＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧性能を抑制し、回転速度が設定値以上であるときに電源コンデンサからＤＣ−ＤＣコンバータに流れ込む電流が制限値を超えるのを許容してＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧性能の抑制を解除するように、内燃機関の回転速度に応じて電源コンデンサからＤＣ−ＤＣコンバータに流れる電流を制御して、ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧性能を切り換えるコンバータ昇圧性能切換制御部を設けた。

上記のように、コンバータ昇圧性能切換制御部を設けて、機関が設定値未満の低い回転速度で回転しているときに、電源コンデンサからＤＣ−ＤＣコンバータに流れ込む電流が、内燃機関の回転速度が設定値以上であるときに電源コンデンサからＤＣ−ＤＣコンバータに流れ込む電流の最大値よりも小さく設定された制限値を超えないように制御してＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧性能を抑制するようにしておくと、電源コンデンサに蓄積されたエネルギをゆっくりと放出させながら昇圧動作を行わせることになるため、昇圧動作が開始された後、電源コンデンサの両端の電圧が大きく落ち込むことがなくなり、各昇圧動作時において昇圧トランスに過不足なく一次電流を流して、ＤＣ−ＤＣコンバータから高い電圧を出力させることができる。

上記のように、内燃機関の低速回転時にＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧性能を抑制すると、機関の低速回転時にＤＣ−ＤＣコンバータが１回の昇圧動作で出力する電圧は、内燃機関の回転速度が設定値以上であるときにＤＣ−ＤＣコンバータが出力する電圧よりは低くなるが、機関の低速回転時には点火用コンデンサの充電に使うことができる時間が長いため、電源コンデンサに蓄積されたエネルギをゆっくりと放出させてＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧動作を多数回行わせることにより、点火用コンデンサの充電を支障なく行わせることができる。従って本発明によれば、電源コンデンサとして特に大容量のものを用いなくても、機関の低速回転時に点火用コンデンサに十分なエネルギを蓄積して、機関の始動性を良好にし、機関の低速回転を安定に行わせるために必要な点火性能を得ることができる。

通常ＤＣ−ＤＣコンバータは、内燃機関により駆動される交流発電機の整流出力で充電される電源コンデンサの両端の電圧が一次コイルに印加される昇圧トランスと該昇圧トランスの一次電流を断続させ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オンオフさせるスイッチ制御回路とを備えていて、昇圧トランスの一次電流を遮断した際に昇圧トランスの二次コイルから昇圧された電圧を出力させるように構成されている。

ＤＣ−ＤＣコンバータがこのように構成されている場合、上記コンバータ昇圧性能切換制御部は、内燃機関が設定値未満の低い回転速度で回転しているときに、昇圧トランスの一次電流の遮断値を内燃機関の回転速度が設定値以上であるときに昇圧トランスの一次コイルを流れる一次電流の最大値よりも低く設定された制限値以下に制限するように制御してＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧性能を抑制し、内燃機関の回転速度が設定値以上であるときに昇圧トランスの一次電流の遮断値が制限値を超えるのを許容してＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧性能の抑制を解除すべく、内燃機関の回転速度に応じて昇圧トランスの一次電流の遮断値を制御してＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧性能を切り換えるように構成するのが好ましい。

上記コンバータ昇圧性能切換制御部は、昇圧トランスの一次電流を検出する一次電流検出回路と、内燃機関が設定値未満の低い回転速度で回転しているときには、一次電流検出回路により検出された一次電流が、内燃機関の回転速度が設定値以上であるときに昇圧トランスに流れる一次電流の最大値よりも低く設定された第１の制限値を超えたときにチョッパ用スイッチを強制的にオフ状態にすることにより昇圧トランスの一次電流を第１の制限値以下に制限し、内燃機関の回転速度が設定値を超えているときには一次電流検出回路により検出された一次電流が第１の制限値よりも大きい値に設定された第２の制限値を超えたときにチョッパ用スイッチを強制的にオフ状態にして昇圧トランスに流れる一次電流を第２の制限値以下に制限する昇圧トランス一次電流制御回路とにより構成することができる。

上記コンバータ昇圧性能切換制御部はまた、昇圧トランスの一次電流を検出して一次電流検出信号を出力する一次電流検出回路と、内燃機関の回転速度が設定値以上であるときに昇圧トランスに流れる一次電流の最大値よりも小さく設定された制限値に相応する大きさの信号を基準信号として発生する基準信号発生回路と、内燃機関が設定値未満の低い回転速度で回転しているときに一次電流検出信号を基準信号と比較して該一次電流検出信号が基準信号を超えたときにチョッパ用スイッチを強制的にオフ状態にするスイッチ遮断回路とを備えた構成とすることもできる。

上記コンバータ昇圧性能切換制御部はまた、昇圧トランスの一次電流を検出して一次電流検出信号を出力する一次電流検出回路と、内燃機関が設定値未満の低い回転速度で回転しているときには、内燃機関の回転速度が設定値以上であるときに昇圧トランスの一次コイルに流れる一次電流の最大値よりも小さく設定された第１の制限値に相応する大きさの信号を第１の基準信号として発生し、回転速度が設定値以上であるときには回転速度が設定値以上である時に昇圧トランスに流す一次電流の最大値である第２の制限値に相応する大きさよりも更に大きいの信号を第１の基準信号として発生する第１の基準信号発生回路と、一次電流検出信号を第１の基準信号と比較して該一次電流検出信号が第１の基準信号を超えたときにチョッパ用スイッチを強制的にオフ状態にする第１のスイッチ遮断回路と、第２の制限値に相応する大きさの信号を第２の基準信号として発生する第２の基準信号発生回路と、一次電流検出信号を第２の基準信号と比較して該一次電流検出信号が第２の基準信号を超えたときにチョッパ用スイッチを強制的にオフ状態にする第２のスイッチ遮断回路とを備えた構成とすることもできる。

上記コンバータ昇圧性能切換制御部はまた、昇圧トランスの一次電流を検出して一次電流検出信号を出力する一次電流検出回路と、内燃機関が設定値未満の低い回転速度で回転しているときに、内燃機関の回転速度が設定値以上であるときの昇圧トランスの一次電流の最大値よりも小さく設定された第１の制限値に相応する大きさの信号を基準信号として発生し、回転速度が設定値以上であるときには該回転速度が設定値以上であるときに昇圧トランスの一次コイルに流す一次電流の最大値である第２の制限値に相応する大きさの信号を基準信号として発生する基準信号発生回路と、一次電流検出信号を基準信号と比較して該一次電流検出信号が基準信号を超えたときにチョッパ用スイッチを強制的にオフ状態にするスイッチ遮断回路とを備えた構成とすることもできる。

以上のように、本発明によれば、コンバータ昇圧性能切換制御部を設けて、機関が設定値未満の低い回転速度で回転しているときに、電源コンデンサからＤＣ−ＤＣコンバータに流れ込む電流が、内燃機関の回転速度が設定値以上であるときに電源コンデンサからＤＣ−ＤＣコンバータに流れ込む電流の最大値よりも小さく設定された制限値を超えないように制御して、ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧性能を抑制するようにしたので、機関の回転速度が設定値未満であるときに点火用コンデンサを充電する際に電源コンデンサの両端の電圧が大きく落ち込んでＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧が大きく低下するのを防ぐことができ、点火用コンデンサの充電を支障なく行わせることができる。

従って、本発明によれば、電源コンデンサとして特に大容量のものを用いなくても、機関の低速回転時に点火用コンデンサに十分なエネルギを蓄積して、始動時及び低速回転時に必要な点火性能を得ることができる。

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の一構成例を示したもので、この例では、内燃機関が２気筒２サイクル機関であるとしている。図１において１は、内燃機関により駆動される磁石式交流発電機、２は点火コイル、３は電子式制御ユニット（ＥＣＵ）であり、ＥＣＵ３内にはマイクロプロセッサ４が設けられている。

交流発電機１は、機関のクランク軸に取付けられた磁石回転子１Ａと、発電コイルＷ1を有する固定子１Ｂとからなり、機関の回転に同期して発電コイルＷ1から交流電圧を出力する。磁石回転子１Ａの回転子ヨークの外周には、該回転子の周方向に延びる円弧状の突起からなる第１及び第２のリラクタｒ1及びｒ2が１８０°の角度間隔をもって設けられている。磁石回転子１Ａの近傍には、リラクタｒ1及びｒ2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パルスを発生するパルサ５が設けられている。

発電コイルＷ1の出力電圧は、全波整流回路と該整流回路の出力電圧が設定値を超えないように制御するレギュレータとを備えた電圧調整機能付きの整流電源回路６に入力されている。整流電源回路６の負極側の出力端子は接地され、該整流電源回路の正極側出力端子と接地間に電源コンデンサＣ1が接続されている。電源コンデンサＣ1は、整流電源回路６の出力電圧により該整流電源回路の出力電圧のピーク値（この例では１２［Ｖ］）まで充電される。

整流電源回路６の出力電圧は定電圧電源回路７に入力されている。定電圧電源回路７は、整流電源回路６のが出力する１２［Ｖ］の直流電圧をマイクロプロセッサの電源電圧として適した一定の電圧Ｖcc（この例では５［Ｖ］）に変換する回路で、定電圧電源回路７の出力端子間にはコンデンサＣ2が接続されている。コンデンサＣ2の両端に得られる電圧Ｖccは、マイクロプロセッサ４の電源端子に与えられると共に、後述するコンバータ昇圧性能切換制御部の電源端子に与えられる。

パルサ５は、磁石回転子のヨークの外周に設けられた第１及び第２のリラクタｒ1及びｒ2のそれぞれの回転方向の前端側エッジ及び後端側エッジを検出したときに極性が異なるパルスを発生する。パルサ５が第１のリラクタｒ1の回転方向の前端側エッジを検出したときに発生するパルスは機関の第１気筒の点火時期の計測を開始する第１気筒用の基準クランク角位置を検出するためのパルスである第１の基準パルスとして用いられ、パルサ５が第２のリラクタｒ2の回転方向の前端側エッジを検出したときに発生するパルスは機関の第２気筒の点火時期の計測を開始する第２気筒用の基準クランク角位置を検出するためのパルスである第２の基準パルスとして用いられる。

またパルサ５が第１のリラクタｒ1の回転方向の後端側エッジを検出したときに発生するパルスは機関の始動時における第１気筒の点火時期を定める信号として用いられ、パルサ５が第２のリラクタｒ2の回転方向の後端側エッジを検出したときに発生するパルスは機関の始動時における第２気筒の点火時期を定めるための信号として用いられる。

即ち、機関のクランク角位置が第１気筒用の基準クランク角位置に一致したとき、及び機関のクランク角位置が第２気筒用の基準クランク角位置に一致したときにそれぞれパルサ５が第１のリラクタｒ1の回転方向の前端側エッジ及び第２のリラクタｒ2の回転方向の前端側エッジを検出して第１の基準パルス及び第２の基準パルスを発生し、機関のクランク角位置が第１気筒の始動時の点火時期に相当するクランク角位置及び第２気筒の始動時の点火時期に相当するクランク角位置にそれぞれ一致したときにパルサ５が第１のリラクタｒ1の回転方向の後端側エッジ及び第２のリラクタｒ2の回転方向の後端側エッジを検出して機関の始動時における第１気筒及び第２気筒の点火時期を定めるためのパルスを発生するように、リラクタｒ1及びｒ2のそれぞれの極弧角と、リラクタｒ1及びｒ2に対するパルサ５の配設位置とが設定されている。

パルサ５がリラクタｒ1及びｒ2の回転方向の前端側エッジを検出したときに発生する第１及び第２の基準パルスは、波形整形回路８によりマイクロプロセッサが認識し得る波形の信号に変換されてマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）４のポートＡ1に入力されている。またパルサ５がリラクタｒ1及びｒ2の回転方向の後端側エッジを検出したときに発生するパルスは、波形整形回路８によりマイクロプロセッサが認識し得る波形の信号に変換されてマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）４のポートＡ2に入力されている。

マイクロプロセッサ４は、例えばポートＡ1に入力されるパルスの発生間隔から機関が１回転するのに要する時間を回転速度検出用計時データとして求め、この計時データから機関の回転速度を演算する。

点火コイル２は、一次コイル２ａ及び二次コイル２ｂを有していて、該二次コイル２ｂの一端及び他端が、内燃機関の第１気筒及び第２気筒にそれぞれ取り付けられた第１及び第２の点火プラグＰＬ1及びＰＬ2の非接地側端子に高圧コードを通して接続されている。点火コイル２の一次コイル２ａの一端は接地され、該一次コイルの他端に点火用コンデンサＣiの一端が接続されている。点火用コンデンサＣiの他端と接地間にカソードを接地側に向けたサイリスタＴhiが接続され、このサイリスタＴhiにより放電用スイッチ９が構成されている。点火用コンデンサＣiの一端と接地間にはダンパダイオードＤ1が、そのカソードを接地側に向けて接続されている。ダンパダイオードＤ1は、点火用コンデンサＣiの放電をＤＣ放電（放電電流が正負に交番することがない放電）とするために設けられている。

マイクロプロセッサ４は、パルサ５から得られるパルスの発生間隔から検出した機関の回転速度に対して、機関の点火時期を演算する。そして、パルサ５が第１の基準パルスを発生したとき及び第２の基準パルスを発生したときにそれぞれ機関の第１気筒及び第２気筒の点火時期の計測を開始して、第１気筒の点火時期及び第２気筒の点火時期をそれぞれ検出したときにポートＡ5から点火指令を発生する。マイクロプロセッサのポートＡ5には、点火信号出力回路１０の入力端子が接続され、該点火指令出力回路１０の出力端子がサイリスタＴhiのゲートに接続されている。点火指令出力回路１０は、マイクロプロセッサが点火指令を発生したときにサイリスタＴhiのゲートに点火信号Ｖgを与える。

電源コンデンサＣ1の両端の電圧を昇圧して点火用コンデンサＣiを充電するための二百数十ボルトの電圧を得るために、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１が設けられている。図示のＤＣ−ＤＣコンバータ１１は、一次コイル１２ａ及び二次コイル１２ｂを有して、一次コイル１２ａの一端が電源コンデンサＣ1の正極側端子に接続された昇圧トランス１２と、昇圧トランスの一次コイル１２ａの他端に一端が接続されて該一次コイルに対して直列に接続されたチョッパ用スイッチ１３と、チョッパ用スイッチ１３をオンオフ制御するスイッチ制御回路１４と、昇圧トランスの二次コイル１２ｂの一端にアノードが接続されて、該二次コイルに誘起する電圧から正の半波の電圧を取り出すダイオードＤ2と、コンバータ昇圧性能切換制御部１５とを備えており、ダイオードＤ2のカソードと接地間に得られるＤＣ−ＤＣコンバータ１１の出力電圧が点火用コンデンサＣiと点火コイルの一次コイル２ａとの直列回路の両端に印加されている。

図示のチョッパ用スイッチ１３は、昇圧トランスの一次コイル１２ａの他端にコレクタが接続されたＮＰＮトランジスタＴＲ1からなり、該トランジスタのベースがスイッチ制御回路１４の出力端子１４ａに接続されている。スイッチ制御回路１４は、昇圧トランス１２の二次コイル１２ｂの他端に接続された二次電流検出端子１４ｂと、マイクロプロセッサ４のポートＡ4に接続された制御端子１４ｃとを更に有していて、マイクロプロセッサ４から制御端子１４ｃに昇圧指令が与えられている間、トランジスタＴＲ1をオンオフ制御して、昇圧動作を行わせる。

マイクロプロセッサ４は、所定のプログラムを実行することにより、点火用コンデンサＣiの充電電圧（両端の電圧）Ｖcを検出して、検出した充電電圧が規定値に達するまで点火用コンデンサを充電するように、ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧動作を制御する昇圧動作制御手段を構成する。この昇圧動作制御手段は、点火信号によりトリガされたサイリスタＴhiがオフ状態になった後にポートＡ4から昇圧指令を出力してＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧動作を開始させ、点火用コンデンサＣiの充電電圧（サイリスタＴhiの両端の電圧）が規定値（例えば２５０［Ｖ］）に達したときに、昇圧指令の出力を停止させてＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧動作を停止させるように構成される。

なお点火用コンデンサＣiの充電電圧Ｖcを検出するために、サイリスタＴhiの両端の電圧を該充電電圧Ｖcとして検出する充電電圧検出回路が設けられて、この充電電圧検出回路の出力がＡ／Ｄ変換器を通してマイクロプロセッサに入力されているが、図１においては、この充電電圧検出回路と、その出力をマイクロプロセッサに入力する回路の図示が省略されている。

スイッチ制御回路１４は、例えば、チョッパ用スイッチ１３がオン状態からオフ状態になったときに昇圧トランス１２の二次コイル１２ｂに誘起する電圧でダイオードＤ2を通して点火用コンデンサＣi側に流れる昇圧トランスの二次電流を検出して、該二次電流が零であることを検出したとき、または該二次電流が所定のしきい値よりも低いことを検出したときにチョッパ駆動指令を発生するチョッパ駆動指令発生回路と、チョッパ駆動指令が発生したときに所定の時間幅の駆動パルスをチョッパ用スイッチ１３を構成するトランジスタＴＲ1のベースに与えて該トランジスタをオン状態にするパルス発生回路とにより構成され、マイクロプロセッサから昇圧指令が与えられているときに、昇圧トランス１２の二次電流が零またはしきい値以下になる毎にトランジスタＴＲ1を一定時間オン状態にした後オフ状態にする動作を繰り返すことにより、昇圧トランス１２の二次コイル１２ｂに昇圧されたパルス状の電圧を繰り返し誘起させる。ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の昇圧動作は、点火用コンデンサＣiの充電電圧Ｖcが設定値に達した時点で停止させられる。ＤＣ−ＤＣコンバータ１１が昇圧動作を開始した後、その昇圧動作を停止するまでの時間（昇圧期間）Ｔcは、ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧トランス１２に流す一次電流の大きさにより決まる。

コンバータ昇圧性能切換制御部１５は、昇圧トランス１２の一次電流を検出する一次電流検出回路１５Ａと、昇圧トランス一次電流制御回路１５Ｂとにより構成されている。
図示の一次電流検出回路１５Ａは、トランジスタＴＲ1のエミッタと接地間に接続されて、昇圧トランス１２の一次コイルとチョッパ用スイッチ１３との直列回路に対して直列に接続されたシャント抵抗器Ｒ1からなっていて、該抵抗器Ｒ1の両端に昇圧トランス１２の一次電流に比例した大きさの一次電流検出信号（電圧信号）Ｖiを発生する。

昇圧トランス一次電流制御回路１５Ｂは、内燃機関が設定値未満の低い回転速度で回転している状態で、一次電流検出回路１５Ａにより検出された一次電流が、内燃機関の回転速度が設定値以上である高速回転時に昇圧トランス１２に流れる一次電流の最大値よりも十分に低く設定された第１の制限値を超えたときにチョッパ用スイッチ１３を強制的にオフ状態にすることにより昇圧トランス１２の一次電流を第１の制限値以下に制限し、内燃機関の回転速度が設定値を超えているときには一次電流検出回路１５Ａにより検出された一次電流が上記第１の制限値よりも大きい値に設定された第２の制限値を超えたときにチョッパ用スイッチを強制的にオフ状態にして昇圧トランス１２に流れる一次電流を第２の制限値以下に制限するように制御する回路である。

図示の昇圧トランス一次電流制御回路１５Ｂは、
（ａ）内燃機関が設定値未満の低い回転速度で回転しているときに、内燃機関の高速回転時（回転速度が設定値以上であるとき）における昇圧トランスの一次電流の最大値よりも小さく設定された第１の制限値に相応する大きさの信号を第１の基準信号Ｖr1として発生し、回転速度が設定値以上であるときには高速回転時に昇圧トランスに流す一次電流の最大値である第２の制限値に相応する大きさよりも更に大きいの信号を第１の基準信号Ｖr1として発生する第１の基準信号発生回路１５B1と、
（ｂ）一次電流検出信号Ｖiを第１の基準信号Ｖr1と比較して一次電流検出信号Ｖiが第１の基準信号Ｖr1を超えたときにチョッパ用スイッチを強制的にオフ状態にする第１のスイッチ遮断回路１５B2と、
（ｃ）第２の制限値に相応する大きさの信号を第２の基準信号Ｖr2として発生する第２の基準信号発生回路１５B3と、
（ｄ）一次電流検出信号Ｖiを第２の基準信号Ｖr2と比較して一次電流検出信号Ｖiが第２の基準信号Ｖr2を超えたときにチョッパ用スイッチを強制的にオフ状態にする第２のスイッチ遮断回路１５B4と、
により構成されている。

更に詳細に説明すると、第１の基準信号発生回路１５B1は、定電圧電源回路７から得られる定電圧Ｖccが両端に印加された抵抗Ｒ2及びＲ3の直列回路からなっていて、電圧Ｖccを分圧して抵抗Ｒ3の両端に基準信号Ｖr1を発生する抵抗分圧回路と、抵抗Ｒ2とＲ3の接続点にコレクタが接続されエミッタが定電圧電源回路７の正極側出力端子に接続されたＰＮＰトランジスタＴＲ2と、トランジスタＴＲ2のベースとマイクロプロセッサ４のポートＡ3との間に接続された抵抗Ｒ4とからなっている。

マイクロプロセッサ４は、機関が設定値未満の低い回転速度で回転しているときにポートＡ3の電位を高レベルにしてトランジスタＴＲ2をオフ状態に保持し、機関の回転速度が設定値を超えているときにポートＡ3の電位を接地電位としてトランジスタＴＲ2をオン状態に保持する。従って機関の回転速度が設定値未満のときには抵抗Ｒ3の両端に得られる第１の基準信号Ｖr1が定電圧Ｖccを抵抗Ｒ2とＲ3とにより分圧した値に保持される。このときの第１の基準信号Ｖr1の電圧値は、内燃機関の高速回転時における昇圧トランス１２の一次電流の最大値よりも十分に小さく設定された第１の制限値に相応する大きさに設定されている。また機関の回転速度が設定値を超えているときには、トランジスタＴＲ2がオン状態に保持されるため、抵抗Ｒ3の両端に得られる第１の基準電圧Ｖr1が電圧Ｖccまで上昇させられる。このときの第１の基準電圧Ｖr1は、機関の高速回転時に昇圧トランス１２に流す一次電流の最大値である第２の制限値に相応する大きさよりも更に大きい値を示す。

マイクロプロセッサ４がトランジスタＴＲ2をオンオフ制御するために実行するプログラムのアルゴリズムを図８に示した。図８に示した例では、回転速度の設定値を２５００［r/min］として、機関の回転速度が２５００［r/min］未満のときにポートＡ3の電位を高レベルとしてトランジスタＴＲ2をオフ状態にし、機関の回転速度が２５００［r/min］以上であるときにポートＡ3の電位を接地電位としてトランジスタＴＲ2をオン状態にする。

第１のスイッチ遮断回路１５B2は、電圧比較器ＣＭ1からなり、該比較器ＣＭ1の非反転入力端子及び反転入力端子にそれぞれ第１の基準信号Ｖr1及び一次電流検出信号Ｖiが入力されている。比較器ＣＭ1の出力端子はチョッパ用スイッチ１３を構成するトランジスタＴＲ1のベースに接続されている。

比較器ＣＭ1は一次電流検出信号Ｖiが第１の基準信号Ｖr1よりも低いときにその出力端子の電位を高レベルの状態に保持してトランジスタＴＲ1の導通を許容し、一次電流検出信号Ｖiが第１の基準信号Ｖr1を超えたときにその出力端子の電位を接地電位としてトランジスタＴＲ1を強制的にオフ状態にする。

また第２の基準信号発生回路１５B3は、定電圧電源回路７から得られる定電圧Ｖccが両端に印加された抵抗Ｒ5及びＲ6の直列回路からなっていて、電圧Ｖccを分圧して抵抗Ｒ6の両端に第２の基準信号Ｖr2を発生する。

第２のスイッチ遮断回路１５B4は、電圧比較器ＣＭ2からなっていて、該比較器ＣＭ2の非反転入力端子及び反転入力端子にそれぞれ第２の基準信号Ｖr2及び一次電流検出信号Ｖiが入力されている。比較器ＣＭ2の出力端子はチョッパ用スイッチ１３を構成するトランジスタＴＲ1のベースに接続されている。トランジスタＴＲ1のベースはプルアップ抵抗Ｒ7を通して定電圧電源回路７の正極側出力端子に接続されている。

比較器ＣＭ2は一次電流検出信号Ｖiが第２の基準信号Ｖr2よりも低いときにその出力端子の電位を高レベルの状態に保持してトランジスタＴＲ1の導通を許容し、一次電流検出信号Ｖiが第２の基準信号Ｖr2を超えたときにその出力端子の電位を接地電位としてトランジスタＴＲ1を強制的にオフ状態にする。

機関の回転速度が設定値未満で、トランジスタＴＲ2がオフ状態にあるときには、第１の基準信号Ｖr1が第２の基準信号Ｖr2よりも小さいため、一次電流検出信号Ｖiが第１の基準信号Ｖr1を超えたときに比較器ＣＭ1の出力端子の電位が接地電位になって、チョッパ用スイッチを構成するトランジスタＴＲ1を強制的にオフ状態にする。これに対し、機関の回転速度が設定値以上であるときには、トランジスタＴＲ2がオン状態にされることにより、第１の基準信号Ｖr1が第２の基準信号Ｖr2よりも大きくなっているため、比較器ＣＭ1はその出力端子の電位を接地電位に反転させる動作を行わず、一次電流検出検出信号Ｖiが第２の基準電圧Ｖr2を超えたときに比較器ＣＭ2がその出力端子の電位を接地電位に反転させて、チョッパ用スイッチを構成するトランジスタＴＲ1を強制的にオフ状態にする。

従って、機関の回転速度が設定値未満であるときには、昇圧トランス１２の一次電流が第１の基準電圧Ｖr1により定まる第１の制限値に達したときにトランジスタＴＲ1が強制的にオフ状態にされ、機関の回転速度が設定値以上であるときには、昇圧トランス１２の一次電流が第２の基準電圧Ｖr2により定まる第２の制限値（＞第１の制限値）に達したときにトランジスタＴＲが強制的にオフ状態にされる。

即ち、機関の回転速度が設定値未満であるときには昇圧トランス１２の一次電流の遮断値が、機関の高速回転時（回転速度が設定値以上であるとき）の一次電流の最大値である第２の制限値よりも小さい第１の制限値以下に制限され、機関の回転速度が設定値以上であるときには、昇圧トランスの一次電流の遮断値が第２の制限値まで上昇させられる。

図１に示した点火装置において、機関のクランク軸が回転すると、交流発電機１が図３に示すような正弦波形の交流電圧を出力する。この例では、交流発電機１が１２極に構成されているため、発電コイルＷ1には、図示のように、クランク軸が１回転する間に６サイクルの交流電圧が誘起する。交流発電機１の出力電圧は整流電源回路６により設定値を超えることがないように調整された直流電圧に変換される。整流電源回路６の出力電圧により電源コンデンサＣ1がそのピーク値Ｖb(この例では１２［Ｖ］）まで充電される。この電圧Ｖbは昇圧トランス１２の一次コイルに印加されると同時に、定電圧電源回路７にも入力される。このとき定電圧電源回路７は一定の電圧Ｖcc（この例では５［Ｖ］）を出力する。この電圧Ｖccは、マイクロプロセッサ４の電源端子に印加されるため、マイクロプロセッサ４が起動する。マイクロプロセッサ４は、起動した後先ず各部のイニシャライズを行い、次いでポートＡ4から昇圧指令を発生する。

マイクロプロセッサが昇圧指令を発生しているときには、スイッチ制御回路１４がトランジスタＴＲ1のベースに一定の時間幅の駆動パルスを与えて該トランジスタを一定時間オン状態にする。トランジスタＴＲ1がオン状態になると、電源コンデンサＣ1から昇圧トランスの一次コイル１２ａとトランジスタＴＲ1のコレクタエミッタ間とシャント抵抗器Ｒ1とを通して一次電流が流れる。トランジスタＴＲ1に与えられていた駆動パルスが消滅すると、それまで流れていた昇圧トランスの一次電流が遮断されるため、昇圧トランス１２の二次コイル１２ｂに二百数十ボルトまで昇圧された電圧が誘起する。この電圧はダイオードＤ2を通して点火用コンデンサＣiに印加されるため、昇圧トランス１２の二次コイル１２ｂからダイオードＤ2と点火用コンデンサＣiとダイオードＤ1とを通して電流が流れ、点火用コンデンサＣiが図示の極性に充電される。

昇圧トランス１２の二次コイルを通して流れる電流が零またはしきい値以下になると、スイッチ制御回路１４が再びトランジスタＴＲ1のベースに駆動パルスを与えるため、トランジスタＴＲ1がオン状態になり、再び電源コンデンサＣ1から昇圧トランスの一次コイル１２ａとトランジスタＴＲ1とシャント抵抗器Ｒ1とを通して一次電流が流れる。トランジスタＴＲ1に与えられていた駆動パルスが消滅し、トランジスタＴＲ1がオフ状態になると、昇圧トランスの一次電流が遮断されるため、昇圧トランス１２の二次コイル１２ｂに二百数十ボルトの電圧が誘起する。以下同様の動作が繰り返され、昇圧トランス１２の一次電流が遮断される毎に該昇圧トランスの二次コイル１２ｂに二百数十ボルトの電圧が誘起する。マイクロプロセッサは、点火用コンデンサＣiの充電電圧を検出して、検出した電圧が規定値Ｖcsに達したときに昇圧指令の出力を停止してＤＣ−ＤＣコンバータ１１の昇圧動作を停止させる。従って点火用コンデンサＣiは規定値Ｖcsまで充電される。

マイクロプロセッサ４は、パルサ５が出力するパルスの発生間隔から機関の回転速度を演算し、この回転速度に対して機関の点火時期を演算する。この点火時期は、第１気筒用の基準パルス及び第２気筒用の基準パルスがそれぞれ発生するクランク角位置から点火時期に相当するクランク角位置までクランク軸が回転する間に点火タイマに計測させる計時データの形で演算される。マイクロプロセッサ４は、パルサ５がリラクタの回転方向の前端エッジを検出して第１の基準パルスを発生する毎に、演算された点火時期を計測するための計時データを点火タイマにセットしてその計測を開始させる。マイクロプロセッサは点火タイマが計時データの計測を完了する前にポートＡ4からの昇圧指令の出力を停止する。昇圧指令の出力が停止している間は、スイッチ制御回路１４がトランジスタＴＲ1をオフ状態に保ち、ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧動作を停止させる。

マイクロプロセッサ４は、点火タイマがセットされた計時データの計測を完了したとき（点火時期が検出されたとき）にポートＡ5から点火指令を発生させる。これにより点火信号出力回路１０からサイリスタＴhiに点火信号が与えられるため、サイリスタＴhiがオン状態になり、点火用コンデンサＣiに蓄積されていた電荷を点火コイル２の一次コイル２ａを通して放電させる。このとき点火コイルの一次コイルには一次電流が流れるのを妨げる方向の高い電圧が誘起する。この電圧は点火コイルの一次、二次間の昇圧比により昇圧されるため、点火コイルの二次コイル２ｂに３０［ｋＶ］程度の点火用の高電圧が誘起する。この高電圧は点火プラグＰＬ1及びＰＬ2に印加されるため、両点火プラグで同時に火花放電が生じ、機関の２つの気筒のうち、点火時期にある方の気筒で点火動作が行われる。点火時期にない方の気筒に取付けられた点火プラグで発生した火花は捨て火とされる。

図１に示した点火装置においては、発電機１が１２極に構成されていて、整流電源回路６が発電機１の出力電圧を全波整流するため、点火用コンデンサＣiの充電は、クランク軸が１回転する間に１２回行われることになる。

また内燃機関が２つの気筒を有していて、点火コイル２が、２つの気筒の点火プラグで同時に火花を発生させる同時発火コイルの構成をとっているため、クランク軸が１８０度回転する毎にサイリスタＴhiに点火信号を与えて点火動作を行わせる必要がある。

ここで、機関の最高回転速度が１０，０００［r/min］であるとすると、機関の回転速度が最高回転速度に達したときの点火間隔は３［msec］となる。機関の回転速度が最高回転速度に達したときには、上記の点火間隔（３msec）内に点火用コンデンサＣiの充電を完了すればよいが、サイリスタＴhiの転流に要する時間の間は点火用コンデンサの充電を行うことができないため、余裕を見て、２．５[msec]の時間内に点火用コンデンサＣiの充電を完了させるものとする。即ち、機関の高速回転時には、昇圧期間を２．５msecとして、該昇圧期間内に点火用コンデンサＣiの充電電圧Ｖcを規定値まで上昇させることができるように、昇圧トランス１２に流す一次電流の大きさを設定する。

機関の回転速度が１０，０００［r/min］に達したときには、電源コンデンサＣ1が０．５[msec]の周期Ｔoで充電されるため、２．５[msec]の昇圧期間内に発電コイルＷ1の出力で電源コンデンサＣ1を４〜５回充電することができる。このときの電源コンデンサＣ1の両端の電圧（電源電圧）の変化は図４に示した通りである。図４に示した例では、時刻ｔ1からｔ2までの２．５［msec］の昇圧期間Ｔcの間ＤＣ−ＤＣコンバータに昇圧動作を行わせて点火用コンデンサＣiの充電を行わせている。電源コンデンサＣ1の両端の電圧は、該電源コンデンサからＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧トランス１２に一次電流が流れる毎に低下し、発電コイルＷ1の誘起電圧が電源コンデンサＣ1の両端の電圧を超えて整流電源回路６の出力で電源コンデンサＣ1が充電された際に上昇していく。従って電源コンデンサＣ1の両端の電圧はほぼ鋸歯状のリップル波形を呈する。このように、機関の高速回転時には、ＤＣ−ＤＣコンバータが昇圧動作を行っている間に、電源コンデンサＣ1が何度も充電されるため、電源コンデンサＣ1の両端の電圧の落ち込みは少ない。

なお図４において、昇圧動作が行われる２．５[msec]の期間の前後に現れている落ち込みが少ないリップル波形は、ＤＣ−ＤＣコンバータが昇圧動作を行っていないときに、電源コンデンサＣ1の電荷が定電圧電源回路７側に放電することにより生じるリップル波形を示している。

一方機関の低速回転時（例えば１，０００［r/min］の時）には、発電機１から大きな出力を得ることができず、電源コンデンサＣ1に一度の充電で蓄積することができるエネルギが少ない上に、電源コンデンサＣ1の充電周期が長くなり、ＤＣ−ＤＣコンバータが昇圧動作を行う期間に電源コンデンサＣ1が充電される回数が少なくなるため、機関の低速回転時にＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧トランスに高速回転時と同じ大きな一次電流を流すようにした場合には、最初の昇圧動作が行われることにより電源コンデンサの両端の電圧が大きく落ち込み、ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧トランスに流すことができる一次電流が小さくなって、ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧性能が低下してしまう。

機関の回転速度が１０００［r/min］の時の電源コンデンサの充電周期Ｔoは、図５に示すように、５[msec]となる。従来の点火装置では、コンバータ昇圧性能切換制御部１５が設けられておらず、機関の低速回転時においても、高速回転時と同じように、昇圧期間Ｔcを２．５[msec]として、この昇圧期間内に点火用コンデンサの充電電圧Ｖcを規定値まで上昇させるように、ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧トランスに流す一次電流を設定していたため、昇圧期間Ｔc（２．５［msec］)内では、５[msec]間隔で行われる電源コンデンサＣ1の充電がうまくいって１回しか行われず、場合によっては電源コンデンサの充電が一度も行われない状態が生じる。そのため、図５に示したように、昇圧期間Ｔcにおいて電源コンデンサの両端の電圧Ｖbが大きく落ち込んで、昇圧トランス１２に流すことができる一次電流が小さくなり、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の出力電圧が大きく低下してしまう。

なお図５において符号ａ及びｂを付して示した電源電圧の立ち上がりは、電源コンデンサＣ1が発電機１の出力で整流電源回路６を通して充電されることにより生じる立ち上がりである。

上記のように、電源コンデンサの両端の電圧が大きく落ち込むと、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧が低下し、点火用コンデンサの充電が満足に行われなくなるため、点火用コンデンサに蓄積されるエネルギが不足して、機関の低速時の点火性能が低下する。
そこで本発明においては、コンバータ昇圧性能切換制御部１５を設けて、機関の回転速度が設定値（本実施形態では２５００［r/min］）未満のときに、電源コンデンサＣ1からＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧トランスの一次コイルに流れ込む電流（一次電流）を機関の高速回転時の制限値よりも小さい第１の制限値以下に制限して昇圧期間Ｔcを高速回転時よりも長くし、ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧性能を抑制する。

即ち、機関の低速回転時においては、例えば図６に示すように、昇圧期間Ｔcを１０[msec]まで延長するように、第１の基準信号Ｖr1の値（昇圧トランスの一次電流の制限値）を設定して、この延長された昇圧期間Ｔc内に点火用コンデンサＣiの充電電圧Ｖcを規定値まで上昇させるようにする。このように昇圧トランスの一次電流の制限値を設定すると、昇圧期間Ｔc中に電源コンデンサＣ1の充電が必ず行われるため、電源コンデンサＣ1の両端の電圧の落ち込みを少なくして、ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧トランスに流れる一次電流が大きく減少するのを防ぐことができ、ＤＣ−ＤＣコンバータ出力電圧が大きく落ち込んで、点火用コンデンサに蓄積されるエネルギが不足する状態が生じるのを防ぐことができる。

また図１に示した点火装置において、機関の回転速度が設定値以上（本実施形態では２５００r/min以上）になったときには、トランジスタＴＲ2がオン状態にされることにより、昇圧トランスに流れる一次電流の制限値が第１の制限値よりも大きい第２の制限値まで上昇させられる。この第２の制限値は、機関の回転速度が最高回転速度に達したときに確保し得る充電期間（２．５msec）内に点火用コンデンサの充電電圧を規定値まで上昇させるために必要な大きさに設定されている。従って、図１に示した点火装置によれば、機関の低速回転時から最高速回転時まで、点火用コンデンサの充電を満足に行わせて、高い点火性能を得ることができる。

本実施形態において、回転速度の設定値（上記の例では２５００［r/min］）は、ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧期間Ｔcを、機関の最高回転速度において許容される昇圧期間（上記の例では２．５[msec])に等しくしても電源コンデンサの両端の電圧を大きく低下させることなく、点火用コンデンサの充電を支障なく行わせることができる回転速度の下限値に設定する。

図７は、図１に示された点火装置の点火用コンデンサＣiの充電特性を示したもので、機関の回転速度が設定値未満のときには、曲線ａのように、点火用コンデンサＣiの充電電圧Ｖcが、充電開始後１０［msec］で規定値Ｖcsに達する。また機関の回転速度が設定値以上であるときには、曲線ｂに示すように、点火用コンデンサＣiの充電電圧が、充電開始後２．５［msec］で規定値Ｖcsに達する。

図１に示した実施形態においては、２つの比較器ＣＭ1及びＣＭ2を設けて、機関の回転速度に応じてＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧トランスに流す一次電流の制限値を切り換える制御を行わせているが、本発明はこのように構成する場合に限定されるものではなく、図２に示すように、一つの比較器ＣＭを用いてコンバータ昇圧性能切換制御部１５を構成することもできる。

図２に示した例では、抵抗Ｒ2，Ｒ3及びＲ6´の直列回路により電圧Ｖccを分圧する分圧回路が構成され、抵抗Ｒ6´と抵抗Ｒ3との接続点に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ている。またトランジスタＴＲ3のベースに、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、トランジスタＴＲ4のベースが抵抗Ｒ4を通してマイクロプロセッサのポートＡ3に接続されている。そして、抵抗Ｒ3とＲ6´との直列回路の両端に得られる電圧が基準信号Ｖrとして比較器ＣＭの非反転入力端子に入力され、一次電流検出信号Ｖiが比較器ＣＭの反転入力端子に入力されている。比較器ＣＭの出力端子はチョッパ用スイッチを構成するトランジスタＴＲ1のベースに接続されている。トランジスタＴＲ3のベースは抵抗Ｒ8を通して定電圧電源回路７の正極側出力端子に接続されている。その他の点は、図１に示した実施形態と同様に構成されている。

図２に示した例では、抵抗Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4，Ｒ6´及びＲ8と、トランジスタＴＲ3及びＴＲ4とにより、内燃機関が設定値未満の低い回転速度で回転しているときに内燃機関の高速回転時における昇圧トランスの一次電流の最大値よりも小さく設定された第１の制限値に相応する大きさの信号を基準信号Ｖrとして発生し、回転速度が設定値以上であるときには該回転速度が設定値以上であるときに昇圧トランスに流す一次電流の制限値である第２の制限値に相応する大きさの信号を基準信号として発生する基準信号発生回路が構成されている。また、比較器ＣＭにより、一次電流検出信号Ｖiを基準信号Ｖrと比較して、一次電流検出信号Ｖiが基準信号Ｖrを超えたときにチョッパ用スイッチを強制的にオフ状態にするスイッチ遮断回路が構成されている。

図２に示した点火装置においては、機関の回転速度が設定値未満であるときに、マイクロプロセッサがトランジスタＴＲ4をオフ状態に保つ。このときトランジスタＴＲ3がオン状態に保たれ、抵抗Ｒ6´がトランジスタＴＲ3により短絡されるため、電圧Ｖccを抵抗Ｒ2とＲ3とにより分圧して得た電圧が比較器ＣＭに基準信号Ｖrとして与えられる。この基準信号の値は、図１の実施形態において比較器ＣＭ1に与えられた第１の基準電圧の値に等しい。従って、機関の回転速度が設定値未満のときには、電源コンデンサＣ1からＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧トランス１２に与えられる一次電流が、機関の高速回転時に（回転速度が設定値以上であるときに）昇圧トランスに与えられる一次電流の最大値よりも十分に小さく設定された第１の制限値以下に制限される。

また機関の回転速度が設定値以上であるときには、マイクロプロセッサ４がトランジスタＴＲ4をオン状態に保つ。トランジスタＴＲ4がオン状態になると、トランジスタＴＲ3がオフ状態になるため、抵抗Ｒ6´の短絡が解除され、抵抗Ｒ3とＲ6´との直列回路の両端の電圧が基準信号Ｖrとして比較器ＣＭに入力される。このときの基準信号Ｖｒの大きさは、図１の実施形態における第２の基準信号Ｖr2の大きさに等しく設定されている。従って機関の回転速度が設定値以上であるときには、電源コンデンサＣ1からＤＣ−ＤＣコンバータ１１の昇圧トランス１２に与えられる一次電流が、機関の高速回転時に昇圧トランスに与えられる一次電流の最大値に等しい第２の制限値まで増大するのが許容される。

上記の各実施形態では、機関の回転速度が設定値以上になったときに電源コンデンサからＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧トランスに供給される一次電流を第２の制限値以下に制限するようにしているが、コンバータ昇圧性能切換制御部１５では、機関の回転速度が設定値未満のときにのみ昇圧トランスに供給される一次電流を第１の制限値以下に制限する制御を行い、機関の回転速度が設定値以上になっている高速回転時には、昇圧トランスの一次電流を制限する制御を行わないようにすることもできる。点火用コンデンサの充電電圧が規定値に達したときにマイクロプロセッサが昇圧指令を停止するように構成しておけば、上記のように、コンバータ昇圧性能切換制御部１５において、機関の回転速度が設定値未満のときにのみ昇圧トランスに供給する一次電流を制限する制御を行うようにしても、機関の高速回転時に点火用コンデンサの充電電圧が過大になることはない。

機関の回転速度が設定値未満のときにのみ昇圧トランスに供給される一次電流を制限値以下に制限する制御を行うように、コンバータ昇圧性能切換制御部１５を構成するには、例えば、図１において比較器ＣＭ2と、抵抗Ｒ5及びＲ6とを取り除けばよい。

上記の実施形態では、チョッパ用スイッチ１３としてバイポーラトランジスタを用いたが、ＭＯＳＦＥＴなどの他のオンオフ制御が可能なスイッチ素子をチョッパ用スイッチとして用いることもできる。

本発明の実施形態の第１の構成例を示す回路図である。 本発明の実施形態の第２の構成例を示す回路図である。 機関が１回転する間に交流発電機から出力される交流電圧の波形を示した波形図である。 機関の高速回転時に電源コンデンサの両端に得られる電圧の波形を示した波形図である。 従来の点火装置において機関の低速回転時にＤＣ−ＤＣコンバータにより昇圧動作が行われたときの電源コンデンサの両端の電圧の波形を模式的に示した波形図である。 本発明に係わる点火装置において機関の低速回転時にＤＣ−ＤＣコンバータにより昇圧動作が行われたときの電源コンデンサの両端の電圧の波形を模式的に示した波形図である。 本発明に係わる点火装置において、機関の低速回転時の点火用コンデンサの両端の電圧の時間的な変化と、機関の低速回転時の点火用コンデンサの両端の電圧の時間的な変化とを比較して示したグラフである。 本発明に係わる点火装置においてマイクロプロセッサに実行させるプログラムの要部のアルゴリズムの一例を示したフローチャートである。

１ 交流発電機
２ 点火コイル
３ ＥＣＵ
４ マイクロプロセッサ
６ 整流電源回路
１１ ＤＣ−ＤＣコンバータ
１２ 昇圧トランス
１３ チョッパ用スイッチ
１４ スイッチ制御回路
１５ コンバータ昇圧性能切換制御部
Ｃi 点火用コンデンサ
Ｃ1 電源コンデンサ
ＴＲ1 トランジスタ

Claims (6)

1. 内燃機関により駆動される交流発電機の整流出力で充電される電源コンデンサと、前記電源コンデンサの両端の電圧を昇圧するＤＣ−ＤＣコンバータと、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ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧により充電される点火用コンデンサと、点火信号が与えられたとき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放電用スイッチ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、
   前記内燃機関が設定値未満の低い回転速度で回転しているときには、前記電源コンデンサから前記ＤＣ−ＤＣコンバータに流す電流を、前記内燃機関の回転速度が前記設定値以上であるときに前記電源コンデンサから前記ＤＣ−ＤＣコンバータに流す電流の最大値よりも小さく設定された制限値を超えないように制御して前記ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧性能を抑制し、前記回転速度が前記設定値以上であるときには、前記電源コンデンサから前記ＤＣ−ＤＣコンバータに流す電流が前記制限値を超えるのを許容して前記ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧性能の抑制を解除するように、前記内燃機関の回転速度に応じて前記電源コンデンサからＤＣ−ＤＣコンバータに流れる電流を制御して前記ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧性能を切り換えるコンバータ昇圧性能切換制御部を備えたこと、
   を特徴とするコンデンサ放電式内燃機関用点火装置。
2. 内燃機関により駆動される交流発電機の整流出力で充電される電源コンデンサと、前記電源コンデンサの両端の電圧が一次コイルに印加される昇圧トランスと該昇圧トランスの一次電流を断続させ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オンオフさせるスイッチ制御回路とを備えて前記昇圧トランスの一次電流を遮断した際に前記昇圧トランスの二次コイルから昇圧された電圧を出力させるＤＣ−ＤＣコンバータと、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ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧により充電される点火用コンデンサと、点火信号が与えられたとき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放電用スイッチ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、
   前記内燃機関が設定値未満の低い回転速度で回転しているときには、前記昇圧トランスの一次電流を、前記内燃機関の回転速度が前記設定値以上であるときに前記昇圧トランスの一次コイルを流れる一次電流の最大値よりも低く設定された制限値以下に制限するように制御して前記ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧性能を抑制し、前記内燃機関の回転速度が前記設定値以上であるときに前記昇圧トランスの一次電流が前記制限値を超えるのを許容して前記ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧性能の抑制を解除するように、前記内燃機関の回転速度に応じて前記昇圧トランスの一次電流を制御して前記ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧性能を切り換えるコンバータ昇圧性能切換制御部を具備したこと、
   を特徴とするコンデンサ放電式内燃機関用点火装置。
3. 内燃機関により駆動される交流発電機の整流出力で充電される電源コンデンサと、前記電源コンデンサの両端の電圧が一次コイルに印加される昇圧トランスと該昇圧トランスの一次電流を断続させ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オンオフさせるスイッチ制御回路とを備えて前記昇圧トランスの一次電流を遮断した際に前記昇圧トランスの二次コイルから昇圧された電圧を出力させるＤＣ−ＤＣコンバータと、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ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧により充電される点火用コンデンサと、点火信号が与えられたとき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放電用スイッチ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、
   前記昇圧トランスの一次電流を検出する一次電流検出回路と、
   前記内燃機関が設定値未満の低い回転速度で回転しているときには、前記一次電流検出回路により検出された一次電流が、前記内燃機関の回転速度が前記設定値以上であるときに前記昇圧トランスの一次コイルを流れる一次電流の最大値よりも低く設定された第１の制限値を超えたときに前記チョッパ用スイッチを強制的にオフ状態にすることにより前記昇圧トランスの一次電流を前記第１の制限値以下に制限し、前記内燃機関の回転速度が前記設定値を超えているときには前記一次電流検出回路により検出された一次電流が前記第１の制限値よりも大きい値に設定された第２の制限値を超えたときに前記チョッパ用スイッチを強制的にオフ状態にして前記昇圧トランスに流れる一次電流を前記第２の制限値以下に制限する昇圧トランス一次電流制御回路と、
   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。
4. 内燃機関により駆動される交流発電機の整流出力で充電される電源コンデンサと、前記電源コンデンサの両端の電圧が一次コイルに印加される昇圧トランスと該昇圧トランスの一次電流を断続させ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オンオフさせるスイッチ制御回路とを備えて前記昇圧トランスの一次電流を遮断した際に前記昇圧トランスの二次コイルから昇圧された電圧を出力させるＤＣ−ＤＣコンバータと、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ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧により充電される点火用コンデンサと、点火信号が与えられたとき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放電用スイッチ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、
   前記昇圧トランスの一次電流を検出して一次電流検出信号を出力する一次電流検出回路と、
   前記内燃機関の回転速度が設定値以上であるときに前記昇圧トランスの一次コイルを流れる一次電流の最大値よりも小さく設定された制限値に相応する大きさの信号を基準信号として発生する基準信号発生回路と、
   前記内燃機関が前記設定値未満の低い回転速度で回転しているときに前記一次電流検出信号を前記基準信号と比較して該一次電流検出信号が前記基準信号を超えたときに前記チョッパ用スイッチを強制的にオフ状態にするスイッチ遮断回路と、
   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。
5. 内燃機関により駆動される交流発電機の整流出力で充電される電源コンデンサと、前記電源コンデンサの両端の電圧が一次コイルに印加される昇圧トランスと該昇圧トランスの一次電流を断続させ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オンオフさせるスイッチ制御回路とを備えて前記昇圧トランスの一次電流を遮断した際に前記昇圧トランスの二次コイルから昇圧された電圧を出力させるＤＣ−ＤＣコンバータと、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ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧により充電される点火用コンデンサと、点火信号が与えられたとき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放電用スイッチ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、
   前記昇圧トランスの一次電流を検出して一次電流検出信号を出力する一次電流検出回路と、
   前記内燃機関が設定値未満の低い回転速度で回転しているときには、前記内燃機関の回転速度が前記設定値以上であるときに前記昇圧トランスの一次コイルを流れる一次電流の最大値よりも小さく設定された第１の制限値に相応する大きさの信号を第１の基準信号として発生し、前記回転速度が前記設定値以上であるときには該回転速度が設定値以上であるときに前記昇圧トランスに流す一次電流の最大値である第２の制限値に相応する大きさよりも更に大きいの信号を第１の基準信号として発生する第１の基準信号発生回路と、
   前記一次電流検出信号を前記第１の基準信号と比較して該一次電流検出信号が前記第１の基準信号を超えたときに前記チョッパ用スイッチを強制的にオフ状態にする第１のスイッチ遮断回路と、
   前記第２の制限値に相応する大きさの信号を第２の基準信号として発生する第２の基準信号発生回路と、
   前記一次電流検出信号を前記第２の基準信号と比較して該一次電流検出信号が前記第２の基準信号を超えたときに前記チョッパ用スイッチを強制的にオフ状態にする第２のスイッチ遮断回路と、
   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。
6. 内燃機関により駆動される交流発電機の整流出力で充電される電源コンデンサと、前記電源コンデンサの両端の電圧が一次コイルに印加される昇圧トランスと該昇圧トランスの一次電流を断続させ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オンオフさせるスイッチ制御回路とを備えて前記昇圧トランスの一次電流を遮断した際に前記昇圧トランスの二次コイルから昇圧された電圧を出力させるＤＣ−ＤＣコンバータと、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ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧により充電される点火用コンデンサと、点火信号が与えられたとき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放電用スイッチ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、
   前記昇圧トランスの一次電流を検出して一次電流検出信号を出力する一次電流検出回路と、
   前記内燃機関が設定値未満の低い回転速度で回転しているときには、前記内燃機関の回転速度が前記設定値以上であるときに前記昇圧トランスの一次コイルを流れる一次電流の最大値よりも小さく設定された第１の制限値に相応する大きさの信号を基準信号として発生し、前記回転速度が前記設定値以上であるときには該回転速度が設定値以上であるときに前記昇圧トランスに流す一次電流の最大値である第２の制限値に相応する大きさの信号を基準信号として発生する基準信号発生回路と、
   前記一次電流検出信号を前記基準信号と比較して該一次電流検出信号が前記基準信号を超えたときに前記チョッパ用スイッチを強制的にオフ状態にするスイッチ遮断回路と、
   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。

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