JP4665215B2 - 内燃機関用点火装置におけるトリガ信号制御方法とトリガ信号制御回路 - Google Patents

Description

本発明は、容量放電型の内燃機関用点火装置における、点火時期のリニアな自動進角を得るための、トリガ信号制御方法と、この方法を実施するトリガ信号制御回路に関するものである。

容量放電型内燃機関用点火装置においては、例えば図７に示すように、図７（ａ）の発電コイル電圧ｖ１に対して、図７（ｂ）のトリガコイル電圧ｖ２を、同期して逆相とし、このトリガコイル電圧ｖ２の先順電圧分ｖ２ａで点火タイミングを得るようにすると、この先順電圧分ｖ２ａが、予め設定されたトリガレベル電圧ｅ１に達した時点である放電トリガ信号出力時点ｔ１に、図７（ｄ）の放電トリガ信号ｓ１を出力し、発電コイル電圧ｖ１の順電圧分ｖ１ａで充電された図７（ｃ）の充電電圧ｖ３を放電して点火動作を行なう。

このように、トリガコイル電圧ｖ２の先順電圧分ｖ２ａをトリガ制御に利用すると、図６（ａ）に示すように、低速時先順電圧分ｖ２ａ１がトリガレベル電圧ｅ１に達する時点である低速時放電トリガ信号出力時点ｔ１ａに対して、高速時先順電圧分ｖ２ａ２がトリガレベル電圧ｅ１に達する時点である高速時放電トリガ信号出力時点ｔ１ｂの大幅な進角時間幅を得ることができ、その結果、図６（ｂ）の進角特性曲線Ｍで示すように、簡単に大幅なリニア進角動作を得ることができる。

この容量放電型内燃機関用点火装置におけるトリガ制御手段にあっては、発電コイル電圧ｖ１の順電圧分ｖ１ａを、この順電圧分ｖ１ａの立ち上がり時点である充電開始時点ｔ２（図７（ｃ）参照）から充電して、次のサイクルの順電圧分ｖ１ａの直前に、放電トリガ信号ｓ１を出力しなければならないので、順電圧分ｖ１ａの直後に出力されるトリガコイル電圧ｖ２の後順電圧分ｖ２ｂ（図７（ｂ）参照）により、点火されないようにする必要がある。

この必要条件を満たす従来技術として、第２のコンデンサの充電時にターン・オン状態とされ、かつ発電コイルに第２の負方向電圧（図７の後順電圧分ｖ２ｂに相当）が誘起された場合に、放電回路による放電時間の間、第１のスイッチング素子に供給されるトリガ電圧をバイパスする第２のスイッチング素子を設けて、時定数経過後における発電コイルの第１の負方向電圧（図７における先順電圧分ｖ２ａに相当）の誘起時に、第１のスイッチング素子にトリガ電圧を供給してこれを導通させる構成のものが知られている。

上記した従来技術は、発電コイルに、正方向電圧（図７の順電圧分ｖ１ａに相当）の先と後に、負方向電圧が連続して出力される波形の発電コイル電圧を誘起させ、この発電コイル電圧の正方向電圧を、点火用の第１のコンデンサと、第２のスイッチング素子トリガ用の第２のコンデンサとに充電し、この第２のコンデンサの充電電圧の一定した放電時定数に従った放電により、発電コイル電圧の第２の負方向電圧による、第１のスイッチング素子の導通を阻止するように構成したものである。

この構成により、簡単な構成にて大きな進角幅を得ることができ、従って、低速から高速までの点火タイミングのコントロールを最適化できる、と云う優れた機能を発揮するとしている。
特開２００２−１３０１００号公報

しかしながら、上記した従来技術にあっては、始動時を含む内燃機関の低速時においても、第２の負方向電圧による第１のスイッチング素子の導通を、確実に抑えることができるように、第２のコンデンサの放電時定数を大きく設定する必要があるが、このように放電時定数を大きくすると、その分、第２のコンデンサの放電時間が長くなり、内燃機関の回転速度が、ある程度上昇して、発電コイル電圧の発生サイクルの時間が短くなると、第２のコンデンサの放電時間が、次のサイクルにおける第１の負方向電圧の発生時間まで継続してしまい、これにより第１のスイッチング素子の導通が阻止されて、失火が発生する、と云う問題があった。

また、上記した問題の発生を回避すべく、始動時を含む内燃機関の低速時における、第２のコンデンサの放電時定数を小さ目に設定して、その放電時間を短くなる様にすることは可能ではあるが、この場合、第２のコンデンサの放電時間内に、第２の負方向電圧が発生しなければならないので、内燃機関の始動回転速度が高くなり、内燃機関の始動がきわめて困難となる、と云う問題がある。

さらに、第２のコンデンサの放電回路は、その放電時定数が一定であるので、第２のコンデンサの充電電圧の増大、すなわち内燃機関の回転速度の増大に従って、放電時間が長くなるのに対して、発電コイル電圧は、内燃機関の回転速度の増大に従って、そのサイクルの時間間隔が短くなるので、内燃機関の回転速度が上昇してゆくと、第２のコンデンサの放電時間の終了時点が、発電コイル電圧の次のサイクルの第１の負方向電圧の発生時間に、急速に接近し、内燃機関の回転速度が充分に上昇しない内に、失火が発生する、と云う問題がある。

そこで、本発明は、上記した従来技術における問題点を解消すべく創案されたもので、トリガコイル電圧ｖ２の後順電圧分ｖ２ｂによる放電トリガ信号の発生をマスクする第２のスイッチング素子の導通時間を、内燃機関の低速度域に比べて、高速度域では短くなるように切替え可能とすることを技術的課題とし、もって充分に低い始動速度を得ることができると共に、内燃機関の高速度域における失火の発生を確実になくして、安定した点火動作を維持した状態で、リニアな大きな進角角度の進角動作を得ることを目的とする。

上記技術的課題を解決する本発明の内、請求項１記載の発明の手段は、
二次側に点火栓を接続した点火コイルと、内燃機関により駆動される高圧磁石発電機の構成部分で、順電圧分ｖ１ａの先と後に、逆電圧分を連続して位置させた波形の発電コイル電圧ｖ１を出力する発電コイルと、点火コイルの一次側に設けられて、発電コイル電圧ｖ１の順電圧分ｖ１ａで充電される充電コンデンサと、発電コイル電圧ｖ１と同期して逆相のトリガコイル電圧ｖ２を出力するトリガコイルと、トリガコイル電圧ｖ２の先順電圧分ｖ２ａが、予め設定されたトリガレベル電圧ｅ１に達することにより得られる放電トリガ信号ｓ１の入力により導通して、充電コンデンサの電荷を点火コイルの一次側に放電させる放電スイッチング素子と、を有する容量放電型点火回路に、放電スイッチング素子への放電トリガ信号ｓ１の供給を側路する制御スイッチング素子を有し、トリガコイル電圧ｖ２の逆電圧分ｖ２ｃの立ち上がりを始点として、少なくともトリガコイル電圧ｖ２の後順電圧分ｖ２ｂが出力されている時間を含む時間幅を有する制御トリガ信号出力時間Ｔの間、制御スイッチング素子を導通させるトリガ信号制御回路を組付けた内燃機関用点火装置のトリガ信号制御方法であること、
制御トリガ信号出力時間Ｔを、予め設定した内燃機関の回転速度である切替え速度ｎを境として、低速度域に対応する低速時制御トリガ信号出力時間Ｔ１と、高速度域に対応する高速時制御トリガ信号出力時間Ｔ２とに分けて設定すること、
この高速時制御トリガ信号出力時間Ｔ２を、低速時制御トリガ信号出力時間Ｔ１よりも短い時間とすること、
にある。

この請求項1記載の発明において、点火回路は、発電コイルに誘起される発電コイル電圧ｖ１の順電圧分ｖ１ａを充電コンデンサに充電し、トリガコイルのトリガコイル電圧ｖ２の先順電圧分ｖ２ａが、予め設定したトリガレベル電圧ｅ１に達することにより放電トリガ信号ｓ１を出力し、この放電トリガ信号ｓ１の入力により放電スイッチング素子を導通させ、充電コンデンサの充電電圧ｖ３を、次のサイクルで得た放電トリガ信号ｓ１で導通した放電スイッチング素子を通して点火コイルに放電し、この点火コイルの二次側に接続された点火栓に火花放電を発生させて、内燃機関の点火動作を行う。

トリガ信号制御回路は、制御スイッチング素子が、制御トリガ信号出力時間Ｔの間導通して、この制御トリガ信号出力時間Ｔにおける放電スイッチング素子の導通を阻止、すなわちトリガコイル電圧ｖ２の後順電圧分ｖ２ｂによる点火動作の発生を阻止する。

このように、制御トリガ信号出力時間Ｔの間は、放電スイッチング素子の導通が阻止されて、点火動作が行なわれないのであるから、基本的には、この制御トリガ信号出力時間Ｔは、次のサイクルの放電トリガ信号出力時点ｔ１に達することがないようにし、これにより正常な点火動作を確実に得ることができるようにする。

一定値に設定される制御トリガ信号出力時間Ｔは、内燃機関の回転速度である選択された切替え速度ｎを境として、低速度域に対応する低速時制御トリガ信号出力時間Ｔ１と、高速度域に対応する高速時制御トリガ信号出力時間Ｔ２とに分けて、別々に設定され、かつ高速時制御トリガ信号出力時間Ｔ２は低速時制御トリガ信号出力時間Ｔ１よりも短く設定されているので、発電コイル電圧ｖ１およびトリガコイル電圧ｖ２のサイクル時間間隔の長い低速度域では、時間幅の大きい低速時制御トリガ信号出力時間Ｔ１で動作し、サイクル時間間隔の短い高速度域では、時間幅の小さい高速時制御トリガ信号出力時間Ｔ２で動作することになる。

それゆえ、内燃機関を、サイクル時間間隔の長い低速度域では、時間幅の大きい低速時制御トリガ信号出力時間Ｔ１で動作させることができるので、低い回転速度からの始動が可能であり、またサイクル時間間隔の短い高速度域では、時間幅の小さい高速時制御トリガ信号出力時間Ｔ２で動作させるので、内燃機関の回転速度が、充分に高速となっても、次のサイクルにおける点火動作が、制御スイッチング素子の導通により阻害されるのを、確実に防止することが可能となる。

また、低速時制御トリガ信号出力時間Ｔ１および高速時制御トリガ信号出力時間Ｔ２の設定は、低速度域または高速度域に対応して、最も適正と思われる値に、それぞれ別々に行われるものであるので、内燃機関の運転条件とか使用目的条件等の違いに応じて、最適の値に設定することが容易である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に、高速時制御トリガ信号出力時間Ｔ２の長さを、内燃機関の回転速度が高速制限速度に達したならば、次のサイクルの高速時放電トリガ信号出力時点ｔ１ｂに達する値に設定したこと、を加えたものである。

この請求項２記載の発明において、内燃機関の回転速度が高速制限速度に達すると、放電トリガ信号ｓ１が、前のサイクルの高速時制御トリガ信号出力時間Ｔ２内に出力されることになるので、この放電トリガ信号ｓ１は側路されてしまい、このサイクルにおける点火動作は行われず、失火状態となる。

このように、内燃機関は、その回転速度が高速制限速度を越えると必然的に失火状態となるので、回転速度がそれ以上に上昇することはなく、反対に低下するので、内燃機関の過回転動作の発生を確実に防止することができる。なお、この内燃機関の失火状態は、内燃機関の回転速度が低下して、高速制限速度以下となることにより、自動的に解消し、正常な点火動作状態に復帰する。

また、本発明の内、請求項３記載の発明の手段は、
二次側に点火栓を接続した点火コイルと、内燃機関により駆動される高圧磁石発電機の構成部分で、順電圧分ｖ１ａの先と後に、逆電圧分を連続して位置させた波形の発電コイル電圧ｖ１を出力する発電コイルと、点火コイルの一次側に設けられて、発電コイル電圧ｖ１の順電圧分ｖ１ａで充電される充電コンデンサと、発電コイル電圧ｖ１と同期して逆相のトリガコイル電圧ｖ２を出力するトリガコイルと、トリガコイル電圧ｖ２の先順電圧分ｖ２ａが、予め設定されたトリガレベル電圧ｅ１に達することにより得られる放電トリガ信号ｓ１の入力により導通して、充電コンデンサの電荷を点火コイルの一次側に放電させる放電スイッチング素子と、を有する容量放電型点火回路に、放電スイッチング素子への放電トリガ信号ｓ１の供給を側路する制御スイッチング素子を有し、トリガコイル電圧ｖ２の逆電圧分ｖ２ｃの立ち上がりを始点として、少なくともトリガコイル電圧ｖ２の後順電圧分ｖ２ｂが出力されている時間を含む時間幅を有する制御トリガ信号出力時間Ｔの間、制御スイッチング素子を導通させるトリガ信号制御回路を組付けた内燃機関用点火装置に関するものであること、
トリガ信号制御回路を、制御スイッチング素子と、トリガコイル電圧ｖ２の逆電圧分ｖ２ｃの立ち上がりで得られる第一入力信号ｓ３を起動信号として、抵抗とコンデンサとから成る第一時定数部で定まる時間幅の第一出力信号ｓ４を出力する第一の単安定マルチバイブレータおよび、抵抗とコンデンサとから成る第二時定数部で定まる時間幅の第二出力信号ｓ６を出力する第二の単安定マルチバイブレータの組合せ物と、トリガコイル電圧ｖ２の順電圧分を充電して、両単安定マルチバイブレータの組合せ物の電源部を構成する電源コンデンサと、この電源コンデンサからの電力の入力点である電源電位点イの電位が、予め設定した切替え電位値ｅ２に達した際に導通して、両単安定マルチバイブレータの組合せ物の第二時定数部の抵抗に別の抵抗を並列接続して、第二出力信号ｓ６の時間幅を短くする切替えスイッチ素子とから構成すること、
第一出力信号ｓ４の立ち上がり時点である制御トリガ信号出力時点ｔ３から、第二出力信号ｓ６の立下り時点である制御トリガ信号終了時点ｔ５までの時間である制御トリガ信号出力時間Ｔで出力される制御トリガ信号ｓ２を、制御スイッチング素子のゲート信号とすること、
にある。

この請求項３記載の発明において、点火回路は、発電コイルに誘起される発電コイル電圧ｖ１の順電圧分ｖ１ａを充電コンデンサに充電し、この充電コンデンサの充電電圧ｖ３を、次のサイクルで得た放電トリガ信号ｓ１で導通した放電スイッチング素子を通して点火コイルに放電して点火動作を行う。

この点火回路に対してトリガ信号制御回路は、制御スイッチング素子の導通により、トリガコイル電圧ｖ２の後順電圧分ｖ２ｂで、放電スイッチング素子が導通されるのを阻止し、トリガコイル電圧ｖ２の先順電圧分ｖ２ａ以外による不正な点火動作が行われるのを阻止する。

トリガ信号制御回路の、第一の単安定マルチバイブレータと第二の単安定マルチバイブレータとの組合せ物は、電源コンデンサからの電源電圧を印加された状態で、第一入力信号ｓ３の入力により起動し、第一出力信号ｓ４および第二出力信号ｓ６を出力して、制御トリガ信号ｓ２を得、この制御トリガ信号ｓ２により制御スイッチング素子の導通を制御する。

電源コンデンサは、トリガコイル電圧ｖ２の順電圧分を充電して、これを電源電圧とするものであるので、内燃機関の回転速度の変化に従って、その電源電圧値は略比例して変化する。それゆえ、電源コンデンサからの電力の入力点である電源電位点イの電位を監視することにより、内燃機関の回転速度を知ることができることになる。

切替えスイッチ素子は、電源電位点イの電位が、予め設定した切替え電位値ｅ２に達したならば、すなわち内燃機関の回転速度が，設定された切替え速度ｎに達したならば導通して、第二の単安定マルチバイブレータの第二時定数部の抵抗に別の抵抗を並列接続するので、この切替えスイッチ素子の導通により、この第二時定数部の時定数が小さくなって、第二出力信号ｓ６の時間幅が短くなる。

それゆえ、制御トリガ信号ｓ２の制御トリガ信号出力時間Ｔ、すなわち制御スイッチング素子の導通時間は、内燃機関の切替え速度を境として、低速度域に対応する低速時制御トリガ信号出力時間Ｔ１と、この低速時制御トリガ信号出力時間Ｔ１よりも短い時間幅となった、高速度域に対応する高速時制御トリガ信号出力時間Ｔ２とに、切替えられることになる。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明の構成に、第一の単安定マルチバイブレータと第二の単安定マルチバイブレータとの組合せ物を、ロジックＩＣで構成したこと、を加えたものである。

この請求項４記載の発明において、両時定数部を、ロジックＩＣに対する外付け抵抗およびコンデンサで構成することができ、また両単安定マルチバイブレータの動作制御および動作設定が簡単となる。

請求項５記載の発明は、請求項３または４記載の発明の構成に、トランジスタで構成した切替えスイッチ素子のベースを、切替え電位値ｅ２と略等しいツェナー電圧を有する逆方向姿勢の電圧設定ツェナーダイオードを介してアース接続したこと、を加えたものである。

この請求項５記載の発明において、切替えスイッチ素子のターン・オンを、ベースに接続した電圧設定ツェナーダイオードのブレイクダウンにより達成するので、電源電位点イの電位は、内燃機関の高速度域では、電圧設定ツェナーダイオードのツェナー電圧と、切替えスイッチ素子のダイオード特性とにより決定される一定値に維持されることになる。

請求項６記載の発明は、請求項４または５記載の発明の構成に、第一出力信号ｓ４を反転させた第二入力信号ｓ５を作成し、この第二入力信号ｓ５の立ち上がりにより、第二出力信号ｓ６を立ち上げること、を加えたものである。

この請求項６記載の発明において、第一出力信号ｓ４の立ち下がりにより、第二出力信号ｓ６を立ち上げているので、第一出力信号ｓ４の出力開始時点から、第二出力信号ｓ６の出力終了時点までの時間幅を有する制御トリガ信号出力時間Ｔの値が、正確に、第一出力信号ｓ４の時間幅と第二出力信号ｓ６の時間幅との合計となる。

請求項７記載の発明は、請求項３〜６のいづれか１つに記載の発明の構成に、発電コイルが巻装された鉄心コアに、トリガコイルを、発電コイルに対して、逆巻き姿勢で重ね巻きしたこと、を加えたものである。

この請求項７記載の発明において、トリガコイルに発生するトリガコイル電圧ｖ２は、発電コイルに発生する発電コイル電圧ｖ１に対して、必然的に同期して逆相となり、トリガコイルを設けるのに、専用の鉄心を設ける必要がない。

本発明は、上記した構成となっているので、以下に示す効果を奏する。
請求項１記載の発明にあっては、制御トリガ信号出力時間Ｔの間は、放電スイッチング素子の導通が阻止されて、点火動作が行なわれず、また制御トリガ信号出力時間Ｔは、次のサイクルのトリガコイル電圧ｖ２の先順電圧分ｖ２ａの立ち上がり時点に達しないようにし、これにより正常な点火動作を確実に得ることができ、内燃機関の安定した点火動作を得ることができる。

また、制御トリガ信号出力時間Ｔを、低速度域に対応する低速時制御トリガ信号出力時間Ｔ１と、高速度域に対応する高速時制御トリガ信号出力時間Ｔ２とに分けて設定し、かつ高速時制御トリガ信号出力時間Ｔ２は低速時制御トリガ信号出力時間Ｔ１よりも短く設定したので、サイクル時間間隔の長い低速度域では、低い回転速度からの始動が可能であり、またサイクル時間間隔の短い高速度域では、内燃機関の回転速度が、充分に高速となっても、次のサイクルにおける点火動作が、制御スイッチング素子の導通により阻害されるのを、確実に防止することが可能となり、これにより安定した点火動作を得るのが容易である。

さらに、低速時制御トリガ信号出力時間Ｔ１および高速時制御トリガ信号出力時間Ｔ２の設定は、低速度域または高速度域に対応して、最も適正と思われる値に、それぞれ別々に行われるものであるので、内燃機関の運転条件とか使用目的条件等の違いに応じて、最適の値に設定することができ、内燃機関の点火動作を、安全でかつ良好なものとすることができる。

請求項２記載の発明にあっては、内燃機関は、その回転速度が高速制限速度を越えると必然的に失火状態となるので、回転速度がそれ以上に上昇することはなく、内燃機関の過回転動作の発生を確実に防止することができるので、内燃機関の安全な運転を得ることができる。

請求項３記載の発明にあっては、トリガ信号制御回路が、トリガコイル電圧ｖ２の先順電圧分ｖ２ａ以外による不正な点火動作が行われるのを阻止するので、内燃機関の適正な点火動作を得ることができる。

トリガ信号制御回路は、切替えスイッチ素子により、内燃機関の切替え速度ｎを境として、低速度域に対応する低速時制御トリガ信号出力時間Ｔ１と、この低速時制御トリガ信号出力時間Ｔ１よりも短い時間幅となった、高速度域に対応する高速時制御トリガ信号出力時間Ｔ２とに切替えるが、この切替えは、時定数の切替えで達成されるので、無理なく安定した切替え動作を得ることができる。

請求項４記載の発明にあっては、両単安定マルチバイブレータの組合せ物の構成を簡単なものとすることができると共に、両単安定マルチバイブレータからの信号設定および制御を簡単にかつ正確に行うことができ、これにより制御トリガ信号出力時間の正確で安定した制御を得ることができる。

請求項５記載の発明にあっては、電源電位点イの電位は、内燃機関の高速度域では、電圧設定ツェナーダイオードのツェナー電圧と、切替えスイッチ素子のダイオード特性とにより決定される一定値に維持されるので、電源電位点イの電位を、一定値に安定して維持することができ、これにより低速時制御トリガ信号出力時間Ｔ１の状態と、高速時制御トリガ信号出力時間Ｔ２の状態との切替えを、安定して維持することができる。

請求項６記載の発明にあっては、制御トリガ信号出力時間Ｔの値を、第一出力信号ｓ４の時間幅と第二出力信号ｓ６の時間幅との合計値に、正確に一致させることができ、これにより制御トリガ信号出力時間Ｔの値を正確に設定でき、もって低速時制御トリガ信号出力時間Ｔ１の状態と、高速時制御トリガ信号出力時間Ｔ２の状態との切替が、きわめて正確なものとなる。

請求項７記載の発明にあっては、トリガコイルを設けるのに、専用の鉄心を設ける必要がないので、トリガコイル電圧ｖ２を得るための構造がきわめて簡単となり、その実施が容易であり、また得られるトリガコイル電圧ｖ２の、発電コイル電圧に対する、正確な同期および逆相関係を、簡単にかつ正確に得ることができる。

以下、本発明の好ましい実施形態例を、図面を参照しながら説明する。
図１は、容量放電型の内燃時間用点火回路１と組合わさって内燃機関用点火装置を構成する、本発明によるトリガ信号制御回路６の回路構成を示す回路図である。

内燃機関用の点火回路１は、二次側に点火栓Ｐを接続している点火コイル３と、内燃機関により駆動される高圧磁石発電機を構成する発電コイル２と、点火コイル８の一次側に設けられて、発電コイル２の発電コイル電圧ｖ１の順電圧分ｖ１ａで充電される充電コンデンサｃ１と、この充電コンデンサｃ１の電荷を、導通により点火コイル３の一次コイルに放電させる放電用スイッチング素子４と、発電コイル２を巻装したコの字状鉄心コア１０（図２参照）に、この発電コイル２に対して、逆巻き姿勢で重ね巻きされたトリガコイル５とを有して構成されている。

発電コイル２およびトリガコイル５は、フライホイール１１の周端部に埋設固定されて高圧磁石発電機を構成する永久磁石１２の移動ラインに沿って、上流側に位置する鉄心コア１０の脚部に巻装される（図２参照）のが、発電コイル電圧ｖ１およびトリガコイル電圧ｖ２の良好な立ち上がりを得るのに、有利である。

発電コイル２に誘起した発電コイル電圧ｖ１の順電圧分ｖ１ａは、充電用ダイオードｄ２を通って充電コンデンサｃ１に充電され、この充電コンデンサｃ１に充電された電荷は、放電エネルギー回生用ダイオードｄ３および保護ツェナーダイオードｚｄ１を逆並列接続し、ゲート安定化抵抗ｒ３と安定化コンデンサｃ２を接続した、サイリスタである放電用スイッチング素子４のトリガにより、点火コイル３の一次コイルに放電され、これにより点火コイル３の二次コイルに高電圧を誘起して点火栓Ｐに火花放電を発生させて、内燃機関を点火動作させる。

なお、充電コンデンサｃ１と並列に接続された放電抵抗ｒ１は、何らかの原因により点火動作が失火した際の、充電コンデンサｃ１の充電電荷を放電するためのものであり、発電コイル２の順方向端子に接続された整流ダイオードｄ１は、図示省略した、停止スイッチに接続されている。

トリガコイル５の順方向端子は、整流ダイオードｄ４と、制限抵抗ｒ２と、逆姿勢の電圧設定ツェナーダイオードｚｄ２を介して放電スイッチング素子４のゲートに接続されており、電圧設定ツェナーダイオードｚｄ２の作用により、電圧設定ツェナーダイオードｚｄ２のカソード側のトリガコイル電圧ｖ２の順電圧分が、予め設定されているトリガレベル電圧ｅ１、すなわち電圧設定ツェナーダイオードｚｄ２のツェナー電圧を越えた時に、放電スイッチング素子４のゲートにトリガ信号を入力させるようにしている。

放電スイッチング素子４のトリガ信号を制御するトリガ信号制御回路６は、二つの外付け時定数部を有し、二つの単安定マルチバイブレータで構成されるロジックＩＣ７と、放電スイッチング素子４のトリガ信号を側路する制御スイッチング素子８と、トリガコイル電圧ｖ２の順電圧分を充電して、ロジックＩＣ７の電源部分を構成する電源コンデンサｃ４と、一方の外付け時定数部の時定数を切替える切替えスイッチング素子９とから構成されている。

保護ツェナーダイオードｚｄ３を逆姿勢で並列接続した電源コンデンサｃ４は、トリガコイル５の順方向端子とアースとの間に、整流ダイオードｄ８を介して挿入接続されており、この電源コンデンサｃ４のプラス側端子は、制限抵抗ｒ６を介して、ロジックＩＣ７の各ポートへの分岐点である電源電位点イに接続されている。

サイリスタを使用した制御スイッチング素子８は、点火回路１のトリガレベル電圧ｅ１を設定する、逆姿勢となった電圧設定ツェナーダイオードｚｄ２のカソードとアースとの間に挿入接続されており、導通により、トリガコイル５から放電スイッチング素子４への放電トリガ信号ｓ１を側路して、その導通の間、放電スイッチング素子４がトリガされるのを阻止する。

二つの単安定マルチバイブレータで構成されるロジックＩＣ７は、電源電位点イとポート１および２との間に、第一の単安定マルチバイブレータに対応する、放電抵抗ｒ７と放電コンデンサｃ５とからなる第一の時定数部を接続し、同様に、電源電位点イとポート１４および１５との間に、第二の単安定マルチバイブレータに対応する、並列接続された二つの放電抵抗ｒ８、ｒ９と放電コンデンサｃ６とから成る第二の時定数部を接続し、トリガコイル５の逆方向端子に逆姿勢の整流ダイオードｄ６を介して接続された、分圧抵抗ｒ４と分圧抵抗ｒ５とからなる分圧回路の分圧点にポート４を接続して、トリガコイル電圧ｖ２の逆電圧分ｖ２ｃの立ち上がりから得られる第一入力信号ｓ３（図３参照）を起動信号として入力する。

このロジックＩＣ７（以下、図３参照）は、第一入力信号ｓ３の入力と同時に、すなわち第一入力信号ｓ３の入力時点である制御トリガ信号出力時点ｔ３で、第一の単安定マルチバイブレータの動作により、第一の時定数部に従った時間幅の第一出力信号ｓ４をポート６から出力すると同時に、この第一出力信号ｓ４を反転させただけの第二入力信号ｓ５を、ポート７からポート１２に出力する。

第二入力信号ｓ５がポート１２に入力されると、この第二入力信号ｓ５の立ち上がりを利用して、第二出力信号出力時点ｔ４で、第二の単安定マルチバイブレータの動作により、第二の時定数部に従った時間幅の第二出力信号ｓ６をポート１０から出力する。

第一出力信号ｓ４と第二出力信号ｓ６とは、アンド回路を形成する整流ダイオードｄ９とｄ１０とにより合成されて、制御トリガ信号出力時点ｔ３から、第二出力信号ｓ６の終了時点である制御トリガ信号終了時点ｔ５までの時間幅である制御トリガ信号出力時間Ｔの制御トリガ信号ｓ２に成形され、ゲート抵抗ｒ１０を介して制御スイッチング素子８のゲートに入力される。

ｐｎｐ型トランジスタを使用した切替えスイッチング素子９は、電源電位点イとロジックＩＣ７の第二時定数部の一方の放電抵抗ｒ９との間に直列に接続されており、そのベースは、逆方向姿勢となった電圧設定ツェナーダイオードｚｄ４を介してアースされている。

このため、内燃機関の回転速度の上昇に従って高くなる電源電位点イの電位は、切替えスイッチング素子９のオンにより、その上昇を停止し、電圧設定ツェナーダイオードｚｄ４のツェナー電圧と、切替えスイッチング素子９のダイオード特性とにより決定される一定値である切替え電圧値ｅ２に維持される。

それゆえ、この切替えスイッチング素子９と電圧設定ツェナーダイオードｚｄ４との組合せで設定される、電源電位点イの一定した切替え電圧値ｅ２を、内燃機関の低速度域の上限（例えば、３０００ｒｐｍ）に対応した値に設定しておくことにより、内燃機関の回転速度が低速度域の上限を越えると、電圧設定ツェナーダイオードｚｄ４のブレイクダウンにより切替えスイッチング素子９が導通して、放電抵抗ｒ９が放電抵抗ｒ８に並列接続されるので、ロジックＩＣ７の第二の時定数部の時定数は小さくなる。

なお、トリガコイル５の順方向端子とアースとの間に接続された整流ダイオードｄ７、およびトリガコイル５の逆方向端子とアースとの間に接続された逆流阻止ダイオードｄ５は、トリガコイル電圧ｖ２の逆電圧分ｖ２ｃから、トリガ信号制御回路６のロジックＩＣ７への起動信号としての第一入力信号ｓ３を得るためのものである。また、分圧抵抗ｒ４に並列接続された安定化コンデンサｃ３は、両分圧抵抗ｒ３、ｒ４が形成する分圧点に対する高周波ノイズの影響を無くすためのものである。

次に、点火装置の動作を順に説明する。
点火装置の基本的な動作は、図７で説明したすように、図７（ｂ）のトリガコイル電圧ｖ２の先順電圧分ｖ２ａが、予め設定されたトリガレベル電圧ｅ１に達した時点である放電トリガ信号出力時点ｔ１に、図７（ｄ）の放電トリガ信号ｓ１を出力して放電スイッチング素子４を導通させることにより、発電コイル電圧ｖ１の順電圧分ｖ１ａで充電コンデンサｃ１に充電された、図７（ｃ）の充電電圧ｖ３を点火コイル３に放電して点火動作を行なう。

充電電圧ｖ３は、発電コイル電圧ｖ１の順電圧分ｖ１ａの立ち上がり時点である充電開始時点ｔ２から充電され始めるものであるので、放電トリガ信号ｓ１により放電される充電電圧ｖ３は、前のサイクルで充電されたものとなる。

内燃機関の回転速度が低い低速度域（例えば５００ｒｐｍ〜３０００ｒｐｍの範囲）では、（以下、図３参照）トリガコイル電圧ｖ２の低速時先順電圧分ｖ２ａ１がトリガレベル電圧ｅ１に達する、低速時放電トリガ信号出力時点ｔ１ａで、放電トリガ信号ｓ１が発生した後、制御トリガ信号出力時点ｔ３（この制御トリガ信号出力時点ｔ３は、充電開始時点ｔ２よりのわずかに遅れた時点となる）で、第一入力信号ｓ３がロジックＩＣ７に起動信号として入力される。

この時、切替えスイッチ素子９がオフしている低速度域モードとなっているロジックＩＣ７は、第一入力信号ｓ３の入力により、第一出力信号ｓ４と第二入力信号ｓ５との合計信号である制御トリガ信号ｓ２として出力して制御スイッチング素子８を導通させて、放電スイッチング素子４のゲートを側路するが、制御トリガ信号ｓ２は、トリガコイル電圧ｖ２の低速時先順電圧分ｖ２ａ１が発生する時点よりも遅れた時点である制御トリガ信号出力時点ｔ３から、トリガコイル電圧ｖ２の逆電圧分ｖ２ｃが出力されている時間を含んだ、制御トリガ信号終了時点ｔ５までの時間幅の低速時制御トリガ信号出力時間Ｔ１で出力されるので、トリガコイル電圧ｖ２の後順電圧分ｖ２ｂ発生時には、放電スイッチング素子４は、ゲートが側路されて、導通できない状態となる。

この状態から、内燃機関の回転速度が上昇して、発電コイル電圧ｖ１およびトリガコイル電圧ｖ２のサイクル時間が短くなって、制御トリガ信号終了時点ｔ５が、次のサイクルの低速時放電トリガ信号出力時点ｔ１ａに接近する、低速度域の上限（例えば、３０００ｒｐｍ）に達すると、すなわち電源電位点イが切替え電圧値ｅ２に達すると、ロジックＩＣ７は、切替えスイッチ素子９がオンしている高速度域モードとなり、高速時制御トリガ信号出力時間Ｔ２を有する制御トリガ信号ｓ２を出力する。

切替え電圧値ｅ２は、トリガコイル５の発電能力に適合させて、電圧設定ツェナーダイオードｚｄ４のツェナー電圧を選択して設定することにより決定されるが、ロジックＩＣ７の最大定格電圧値以下の値であることは、言うまでもない。

すなわち、内燃機関の回転速度が高速度域（３０００ｒｐｍ以上）となると、図４（ｈ）に示した放電トリガ信号ｓ１は、低速時放電トリガ信号出力時点ｔ１ａよりも進角した高速時放電トリガ信号出力時点ｔ１ｂで出力され、また図４（ｆ）に示した第二出力信号ｓ６は、低速度域モード時に比べて、ロジックＩＣ７の第二時定数部の時定数が小さくなった分だけ短くなり、その分、図４（ｇ）に示した高速時制御トリガ信号出力時間Ｔ２は短くなる。

このように、一定した制御トリガ信号出力時点ｔ３から出力される制御トリガ信号ｓ２の高速時制御トリガ信号出力時間Ｔ２が短くなるので、制御トリガ信号終了時点ｔ５と、次のサイクルの高速時放電トリガ信号出力時点ｔ１ｂとの間に充分な時間間隔を得ることができ、制御トリガ信号ｓ２の発生期間が、次のサイクルの高速時放電トリガ信号出力時点ｔ１ｂに達して、内燃機関に不正な失火を発生させるのを、確実に防止する。

さらに、上記した説明から明らかなように、高速時制御トリガ信号出力時間Ｔ２は、ロジックＩＣ７の第二時定数部の放電抵抗ｒ９の抵抗値を所望する値に設定することにより、その時間幅を自由に設定することができるので、図５に示すように、高速時制御トリガ信号出力時間Ｔ２の時間幅を、内燃機関の回転速度が、高速度域の上限である高速制限速度に達したならば、次のサイクルの高速時放電トリガ信号出力時点ｔ１ｂに達する値となるように、放電抵抗ｒ９の抵抗値を設定することにより、内燃機関の点火動作を、強制的に失火させて停止させることができることになる。

すなわち、内燃機関の回転速度が高速制限速度（例えば、８０００ｒｐｍ）を越えて、制御トリガ信号終了時点ｔ５が、次のサイクルの高速時放電トリガ信号出力時点ｔ１ｂよりも遅れた時点となると、発生した放電トリガ信号ｓ１は、制御トリガ信号ｓ２により導通している制御スイッチング素子８により側路されてしまい、これにより放電スイッチング素子４がオンすることができないので、点火動作は行われず、失火する。

この内燃機関の失火状態は、回転速度が、失火により低下して、高速制限速度以下となると、サイクル時間間隔が長くなることにより、制御トリガ信号ｓ２の制御トリガ信号終了時点ｔ５が、次のサイクルの高速時放電トリガ信号出力時点ｔ１ｂよりも先の時点となり、これにより放電トリガ信号ｓ１が、制御スイッチング素子８により側路されることがないので、正常な点火動作状態に復帰する。

本発明の回路構成の一例を示す、点火回路と組付けた電気回路である。 本発明のトリガコイルの構造例を示す、磁石発電機構の構造図である。 本発明の低速域での動作例を示す、動作線図である。 本発明の高速域での動作例を示す、動作線図である。 本発明の高速制限速度以上での動作例を示す、動作線図である。 回転速度の上昇に従った、点火時点のリニアな進角動作の説明図である。 容量放電方点火装置のトリガコイルによる、点火動作説明図である。

符号の説明

１ ； 点火回路
２ ； 発電コイル
３ ； 点火コイル
４ ； 放電スイッチング素子
５ ； トリガコイル
６ ； トリガ信号制御回路
７ ； ロジックＩＣ
８ ； 制御スイッチング素子
９ ； 切替えスイッチ素子
１０ ； 鉄心コア
１１ ； フライホイール
１２ ； 永久磁石
ｒ ； 抵抗
ｃ ； コンデンサ
ｄ ； ダイオード
ｚｄ ； ツェナーダイオード
ｖ１ ； 発電コイル電圧
ｖ１ａ ； 順電圧分
ｖ２ ； トリガコイル電圧
ｖ２ａ ； 先順電圧分
ｖ２ａ１； 低速時先順電圧分
ｖ２ａ２； 高速時先順電圧分
ｖ２ｂ ； 後順順圧分
ｖ２ｃ ； 逆電圧分
ｖ３ ； 充電電圧
ｅ１ ； トリガレベル電圧
ｅ２ ； 切替え電圧値
ｓ１ ； 放電トリガ信号
ｓ２ ； 制御トリガ信号
ｓ３ ； 第一入力信号
ｓ４ ； 第一出力信号
ｓ５ ； 第二入力信号
ｓ６ ； 第二出力信号
ｔ１ ； 放電トリガ信号出力時点
ｔ１ａ ； 低速時放電トリガ信号出力時点
ｔ１ｂ ； 高速時放電トリガ信号出力時点
ｔ２ ； 充電開始時点
ｔ３ ； 制御トリガ信号出力時点
ｔ４ ； 第二出力信号出力時点
ｔ５ ； 制御トリガ信号終了時点
Ｔ ； 制御トリガ信号出力時間
Ｔ１ ； 低速時制御トリガ信号出力時間
Ｔ２ ； 高速時制御トリガ信号出力時間
Ｍ ； 進角特性曲線
ｎ ； 切替え速度
イ ； 電源電位点

Claims (7)

1. 二次側に点火栓（ｐ）を接続した点火コイル（３）と、内燃機関により駆動される高圧磁石発電機の構成部分で、順電圧分（ｖ１ａ）の先と後に、逆電圧分を連続して位置させた波形の発電コイル電圧（ｖ１）を出力する発電コイル（２）と、前記点火コイル（３）の一次側に設けられて、前記発電コイル電圧（ｖ１）の順電圧分（ｖ１ａ）で充電される充電コンデンサ（ｃ１）と、前記発電コイル電圧（ｖ１）と同期して逆相のトリガコイル電圧（ｖ２）を出力するトリガコイル（５）と、前記トリガコイル電圧（ｖ２）の先順電圧分（ｖ２ａ）が、予め設定されたトリガレベル電圧（ｅ１）に達することにより得られる放電トリガ信号（ｓ１）の入力により導通して、前記充電コンデンサ（ｃ１）の電荷を点火コイル（３）の一次側に放電させる放電スイッチング素子（４）と、を有する容量放電型点火回路（１）に、前記放電スイッチング素子（４）への放電トリガ信号（ｓ１）の供給を側路する制御スイッチング素子（８）を有し、前記トリガコイル電圧（ｖ２）の逆電圧分（ｖ２ｃ）の立ち上がりを始点として、少なくとも前記トリガコイル電圧（ｖ２）の後順電圧分（ｖ２ｂ）が出力されている時間を含む時間幅の制御トリガ信号出力時間（Ｔ）を有する制御トリガ信号（ｓ２）で、前記制御スイッチング素子（８）を導通させるトリガ信号制御回路（６）を組付けた内燃機関用点火装置において、前記制御トリガ信号出力時間（Ｔ）を、予め設定した内燃機関の回転速度である切替え速度（ｎ）を境として、低速度域に対応する低速時制御トリガ信号出力時間（Ｔ１）と、高速度域に対応する高速時制御トリガ信号出力時間（Ｔ２）とに分けて設定し、該高速時制御トリガ信号出力時間（Ｔ２）を低速時制御トリガ信号出力時間（Ｔ１）よりも短い時間とした内燃機関用点火装置におけるトリガ信号制御方法。
2. 高速時制御トリガ信号出力時間（Ｔ２）の長さを、内燃機関の回転速度が高速制限速度に達したならば、次のサイクルの高速時放電トリガ信号出力時点（ｔ１ｂ）に達する値に設定した請求項１記載の内燃機関用点火装置におけるトリガ信号制御方法。
3. 二次側に点火栓（ｐ）を接続した点火コイル（３）と、内燃機関により駆動される高圧磁石発電機の構成部分で、順電圧分（ｖ１ａ）の先と後に、逆電圧分を連続して位置させた波形の発電コイル電圧（ｖ１）を出力する発電コイル（２）と、前記点火コイル（３）の一次側に設けられて、前記発電コイル電圧（ｖ１）の順電圧分（ｖ１ａ）で充電される充電コンデンサ（ｃ１）と、前記発電コイル電圧（ｖ１）と同期して逆相のトリガコイル電圧（ｖ２）を出力するトリガコイル（５）と、前記トリガコイル電圧（ｖ２）の先順電圧分（ｖ２ａ）が、予め設定されたトリガレベル電圧（ｅ１）に達することにより得られる放電トリガ信号（ｓ１）の入力により導通して、前記充電コンデンサ（ｃ１）の電荷を点火コイル（３）の一次側に放電させる放電スイッチング素子（４）と、を有する容量放電型点火回路（１）に、前記放電スイッチング素子（４）への放電トリガ信号（ｓ１）の供給を側路する制御スイッチング素子（８）を有し、前記トリガコイル電圧（ｖ２）の逆電圧分（ｖ２ｃ）の立ち上がりを始点として、少なくとも前記トリガコイル電圧（ｖ２）の後順電圧分（ｖ２ｂ）が出力されている時間を含む時間幅の制御トリガ信号出力時間（Ｔ）を有する制御トリガ信号（ｓ２）で、前記制御スイッチング素子（８）を導通させるトリガ信号制御回路（６）を組付けた内燃機関用点火装置において、前記トリガ信号制御回路（６）を、前記制御スイッチング素子（８）と、前記トリガコイル電圧（ｖ２）の逆電圧分（ｖ２ｃ）の立ち上がりで得られる第一入力信号（ｓ３）を起動信号として、抵抗とコンデンサとから成る第一時定数部で定まる時間幅の第一出力信号（ｓ４）を出力する第一の単安定マルチバイブレータおよび、抵抗とコンデンサとから成る第二時定数部で定まる時間幅の第二出力信号（ｓ６）を出力する第二の単安定マルチバイブレータの組合せ物と、前記トリガコイル電圧（ｖ２）の順電圧分を充電して、前記両単安定マルチバイブレータの組合せ物の電源部を構成する電源コンデンサ（ｃ４）と、該電源コンデンサ（ｃ４）からの電力の入力点である電源電位点（イ）の電位が、予め設定した切替え電位値（ｅ２）に達した際に導通して、前記第二の単安定マルチバイブレータの第二時定数部の抵抗に別の抵抗を並列接続して、前記第二出力信号（ｓ６）の時間幅を短くする切替えスイッチ素子（９）とから構成し、前記第一出力信号（ｓ４）の立ち上がり時点である制御トリガ信号出力時点（ｔ３）から、前記第二出力信号（ｓ６）の立下り時点である制御トリガ信号終了時点（ｔ５）までの時間である制御トリガ信号出力時間（Ｔ）で出力される制御トリガ信号（ｓ２）を、前記制御スイッチング素子（８）のゲート信号とした内燃機関用点火装置におけるトリガ信号制御回路。
4. 第一の単安定マルチバイブレータと第二の単安定マルチバイブレータとの組合せ物を、ロジックＩＣ（７）で構成した請求項３記載の内燃機関用点火装置におけるトリガ信号制御回路。
5. トランジスタで構成した切替えスイッチ素子（９）のベースを、切替え電位値（ｅ２）と略等しいツェナー電圧を有する逆方向姿勢の電圧設定ツェナーダイオード（ｚｄ４）を介してアース接続した請求項３または４記載の内燃機関用点火装置におけるトリガ信号制御回路。
6. 第一出力信号（ｓ４）を反転させた第二入力信号（ｓ５）を作成し、該第二入力信号（ｓ５）の立ち上がりにより、第二出力信号（ｓ６）を立ち上げる請求項４または５記載の内燃機関用点火装置におけるトリガ信号制御回路。
7. 発電コイル（２）が巻装された鉄心コア（１０）に、トリガコイル（５）を、前記発電コイル（２）に対して、逆巻き姿勢で重ね巻きした請求項３〜６のいずれか１つに記載の内燃機関用点火装置におけるトリガ信号制御回路。

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