JPH01177454A - 内燃機関の点火装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は内燃機関の点火装置に関し、特にバッテリ式無
接点点火装置に係る。

［従来の技術］ 近時の内燃機関においては、車載バッテリを電源として
点火コイルの一次コイルの電流（以下、−次電流という
）をトランジスタのスイッチング作用により断続し、−
次電流遮断時の点火コイル内の磁束変化によって二次コ
イルに高電圧を話起させる点火装置が用いられ、従来の
ブレーカが有接点であるのに対しトランジスタのみを利
用していることから、無接点点火装置あるいはフルトラ
ンジスタ式点火装置として知られている。この無接点点
火装置の一般的な構成は第４図に示すように、内燃機関
の回転に応じて信号を発生する電磁式信号発生装置１０
１を備え、この出力信号に応じて出力制御回路９０２に
よりパワートランジスタ４００を駆動し、点火コイル５
００の一次電流を断続するものである。これにより点火
コイル５００の二次コイルに発生した高電圧を、配電器
９００を介して内燃機関の各気筒に設けたスパークプラ
グ９０１に供給し、火花放電を発生させ、各気筒内の混
合気に点火することとしている。上記電磁式信号発生装
置１０１は永久磁石を固定したコアに検出コイルを巻装
し、これに対向して内燃機関の気筒数と同数の突起を形
成したシグナルロータを内燃機関に連動して回転させ、
検出コイルに生ずる磁束変化によって認起する交流信号
を出力するもので、電磁発電方式として知られている。

然し乍ら、この電磁式信号発生装置１０１を用いると、
点火コイル５００の一次コイルの通電時間が内燃機関の
回転数に応じて変動し、高速回転時には通電時間が短く
なって一次電流が低下し、従って二次コイルの発生電圧
が低下することとなる。

そこで、これを防止するため、上記シグナルロータの回
転速度、即ち内燃機関の回転速度に応じて一次コイルの
通電時間、所謂閉角度を制御する閉角度制御が行なわれ
ている。即ち、第４図に示すように、閉角度制御回路９
０３が配設され、例えば特開昭５２−７０２４５号公報
に記載されている。この閉角度制御回路９０３により、
第５図に示した電磁式信号発生装置１０１の出力信号（
ａ）に対し、パワートランジスタ４００を駆動する出力
制御回路９０２の動作レベルを内燃機関の回転数に応じ
て低速時はし、高速時はＨというように変化させ、これ
によりパワートランジスタ４００のオンオフ出力（ｂ）
のデユーティ比を制御している。而して、−次電流の通
電時間（閉角度）を高速回転時には増大させる閉角度増
大制御が行なわれる。

尚、上記に加え、低速時の電流消費を節約すべく閉角度
縮小制御が付加されたものもある。

［発明が解決しようとする問題点］ 然し乍ら、上記従来技術における閉角度制御回路９０３
は前記公報の記載に明らかなように回路構成が複雑であ
り、コスト高となる。文、閉角度制御の基礎となるのは
電磁式信号発生装置！０１の出力信号波形（第５図（ａ
））であり、この波形はシグナルロータの突起の形状や
検出コイルを含む磁気回路によって決定される。従って
、閉角度特性を任意に設定することは困難である許りか
、シグナルロータと検出コイル間の間隙（ギャップ）の
製造あるいは組立誤差により閉角度特性にバラツキが生
ずることとなるため、間隙の設定には高精度が要求され
微妙な調整が必要となるという問題がある。

又、センサ技術の進展に伴ない、上記従来技術における
電磁式信号発生装置１０１に替えて、内燃機関の回転に
応じて矩形波のパルス信号を出力する磁気感応方式、光
電方式等の矩形波信号発生装置が採用されている。これ
には磁気感応方式、光電方式等種々の方式があり、前者
の例としてホール素子を利用した信号発生装置がある（
例えば特開昭５９−７７０７９号に記載）、然し、この
種矩形波信号発生装置を用いた場合には前述の方式では
閉角度制御が出来なくなる。これを可能とするためには
、例えば特開昭５５−７９５８号に記載のように種々の
回路が必要となり回路構成が複雑となり、コスト高とな
る。

そこで、本発明は、簡単な構成で、又信号発生装置とし
て矩形波信号発生装置を用いた場合においても、内燃機
関の回転数の変化に拘らず常に一定の点火エネルギーを
確保することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 前述の問題点を解決し、上記の目的を達成するため、本
発明は次の構成を採用したものである。

即ち、本発明の点火装置は第１図に示すように、内燃機
関の回転に応じて最適点火時期の所定時間前にタイミン
グ信号を出力する信号発生手段１００と、この信号発生
手段１００の出力タイミング信号に基き前記所定時間幅
のパルス信号を出力する単安定マルチバイブレータ回路
２００と、この単安定マルチバイブレータ回路２００の
出力パルス信号に応じて点火コイル５００を前記所定時
間通電した後遮断する駆動回路３００とを備えたもので
ある。

尚、点火コイル５００には、従前どおり、−次側にパワ
ートランジスタ４００が接続され、二次側に配電器９０
０が接続され、これにスパークプラグ９０１が接続され
る。

［作用］ 以上の構成になる内燃機関の点火装置においては、内燃
機関の回転に応じ信号発生手段１００からタイミング信
号が出力される。このタイミング信号の出力時期（出力
タイミング）は、点火コイル５００で発生する高電圧が
配電器９００を介してスパークプラグ９０１に供給され
火花放電が行なわれる最適点火時期より所定時間前に設
定されている。

上記タイミング信号により単安定マルチバイブレータ回
路２００が安定状態から準安定状態となり、所定時間幅
のパルス信号が駆動回路３００に出力される。このパル
ス信号が出力されている所定時間、駆動回路３００によ
りパワートランジスタ４００を介して点火コイル５００
が通電され一次電流が供給される。そして、点火コイル
５００の通電時間が終了するや直ちに遮断され、点火コ
イル５００の二次コイルから高電圧が出力し配電器９０
０を介して各スパークプラグ９０１に配電される。

而して、内燃機関の回転数の変動に拘らず点火コイル５
００への通電時間が一定であるため常に一定の点火エネ
ルギーが供給される。

［実施例］ 以下に本発明の内燃機関の点火装置の望ましい実施例を
図面に基いて説明する。

先ず、第１図に示した信号発生手段１００としては、内
燃機関（図示せず）の回転に応じて矩形波のパルス信号
を出力する矩形波信号発生装置を含む種々の装置がある
。これらの装置における回転信号検出手段として９種々
の方式があり、第２図にその一例として磁気感応方式の
検出装置を示す。即ち、円柱状で周縁部に交互に異る磁
極が形成され、内燃機関の回転に同期して回転する着磁
ロータ１０２に対向して磁気検出素子１０３が設けられ
、着磁ロータ１０２の回転による磁束変化に応じ磁気検
出素子１０３がパルス信号を出力するものである。この
磁気検出素子１０３は、ホール素子、磁気抵抗素子、電
磁ピックアップコイル、ウィーガンドワイヤ等を用い、
必要に応じこれらの出力波形を整形する波形整形回路を
組み合せることにより構成することができる。

本実施例においては磁気検出素子１０３としてディジタ
ル出力のホールＩＣを用いている。尚、アナログ出力の
ホールＩＣを用いて波形整形することも可能である。而
して、着磁ロータ１０２が内燃機関の回転に同期して回
転すると、ホールＩＣの磁気検出素子１０３に供給され
る磁力線の方向は着磁ロータ１０２の回転に応じて反転
するため、これに応じ磁気検出素子１０３の出力レベル
も反転する。

ホールＩＣの磁気検出素子１０３と着磁ロータ１０２は
、従来の電磁式信号発生装置同様、配電器９００内に配
設され、磁気検出素子１０３と着磁ロータ１０２間の相
対位置がガバナ機構（図示せず）及びバキュームアドバ
ンサ機構（図示せず）によって決定されるように構成さ
れている。

即ち、磁気検出素子１０３の磁気検出位置がガバナ機構
及びパキエームアドバンサ機構の作動に応じて移動する
ように構成されている。

而して、信号発生手段１００のパルス信号がタイミング
信号として出力される時期（出力タイミング）は上記ガ
バナ機構及びバキュームアドバンサ機構により最適点火
時期に対し所定時間（Ｔ）前となるように調整されてい
る。

以下、上記の構成になる信号発生手段１０゛Ｏを備えた
本発明の一実施例に関し、第１図の単安定マルチバイブ
レータ回路２００．駆動回路３００及びパワートランジ
スタ４００の具体的電気回路を示す第３図に基いて説明
する。

単安定マルチバイブレータ回路２００はコンデンサ２０
２．抵抗２０３．ダイオード２０４から成るトリガ回路
を含んでいる。このトリガ回路は所謂コレクタ注入形で
コンデンサ２０２と抵抗２０３で構成される微分回路が
ダイオード２０４を介してトランジスタ２０６のコレク
タに接続されている。尚、入力端子２０５は信号発生手
段１００に接続されている。

又トランジスタ２０６のコレクタは抵抗２０７を介して
電源中■３に接続され、エミッタは三段のダイオード２
０８を介して接地ＧＮＤされている。トランジスタ２０
６のベースは抵抗２０９を介して接地ＧＮＤされると共
に、コンデンサ２１０と抵抗２１１の並列回路を介して
トランジスタ２１２のコレクタに接続されている。（・
ランジスタ２１２のコレクタは更に抵抗２１３を介して
電源に接続され、エミッタはダイオード２１４のアノー
ドに接続され、ダイオード２１４のカソード側が接地Ｇ
ＮＤされている。

そして、トランジスタ２１２のベースはコンデンサ２１
５を介してトランジスタ２０６のコレクタに接続される
と共に抵抗２１６を介して電源中ｖ８に接続されている
。而して、このコンデンサ２１５と抵抗２１６により単
安定マルチバイブレータ回路２００が準安定状態となる
時間幅を決める時定数回路が形成されている。そして、
本実施例においては、この時間幅が信号発生手段１００
のタイミング信号の出力時期から最適点火時期迄の所定
時間（Ｔ）となるように設定されている。

尚、ツェナーダイオード２１８と抵抗３０７により安定
化電源が形成されている。

次に、駆動回路３００は、トランジスタ３０１及びトラ
ンジスタ３０２の位相反転増幅する２段のトランジスタ
から成り、単安定マルチバイブレータ回路２００の出力
パルス信号に応じてパワートランジスタ４００を駆動制
御するものである。

トランジスタ３０１のベースは、アノードがトランジス
タ２１２のコレクタに接続されたダイオード３０３のカ
ソードと接続されると共に、抵抗３０４を介して接地Ｇ
ＮＤされている。トランジスタ３０１のコレクタはトラ
ンジスタ３０２のベースに接続されると共に抵抗３０５
を介して電源＋Ｖ８に接続され、エミッタは接地ＧＮＤ
されている。トランジスタ３０２のコレクタも同様に抵
抗３０６を介して電源＋■８に接続されると共にエミッ
タが接地ＧＮＤされている。

トランジスタ３０２のコレクタは２つのトランジスタが
ダーリントン接続されたパワートランジスタ４００のベ
ースに接続されると共に、ツェナーダイオード４０１の
アノードに接続され、ツェナーダイオード４０１のカソ
ードがパワートランジスタ４００のコレクタに接続され
ている。

パワートランジスタ４００のコレクタは出力端子４０４
に接続され、エミッタが接地ＧＮＤされており、コレク
タ・エミッタ間に並列にダイオード４０２が接続されて
いる。そして、出力端子４０４は第１図の点火コイル５
００の一次コイルを介して電源＋ｖＢに接続されている
。

以上のように構成された回路の作動を説明すると、先ず
、入力端子２０５にパルス信号が入力されていない場合
には、トランジスタ２１２は抵抗２１６を介して電源中
ｖ１１からベース電流が供給されるのでオンとなり、従
ってトランジスタ２゜６はオフとなっている。このとき
、時定数回路のコンデンサ２１５にはトランジスタ２０
６のコレクタ側が正となるように充電されている。

次に、信号発生手段１００からパルス信号が入力端子２
０５に出力され、前記微分回路及びダイオード２０４を
介し負のトリガパルスが加えられると、この立下りに同
期してトランジスタ２０６のコレクタ電位が下がり、ト
ランジスタ２１２のベースにコンデンサ２１５の電圧が
負方向にかかり、トランジスタ２１２が直ちにオフとな
る。トランジスタ２０６は、トランジスタ２１２のコレ
クタ電位が上がるためベース電流が供給されてオンとな
り、トランジスタ２１２のオフ状態を維持することとな
る。そして、コンデンサ２１５が抵抗２１６を介して放
電し、コンデンサ２１５の電位がトランジスタ２１２の
ベース・エミッタ電圧ＶＢＥとダイオード２１４の順方
向電圧Ｖ、の和と等しくなった瞬間トランジスタ２０６
がオフ、トランジスタ２１２がオンの状態に復帰する。

このようにして、コンデンサ２１５及び抵抗２１６の時
定数で決まる時間、即ち信号発生手段１００の出力時期
（タイミング）から最適点火時期迄の所定時間（Ｔ）の
間トランジスタ２１２がオフとなりコレクタ電位が上昇
している。従って、この所定時間（Ｔ）の間ダイオード
３０３を介してトランジスタ３０１にベース電流が供給
されトランジスタ３０１がオン、トランジスタ３０２が
オフ、従ってパワートランジスタ４００がオンとなって
いる。

そして、所定時間（Ｔ）を経過して、トランジスタ２１
２がオンとなりトランジスタ２０６がオフとなると、ト
ランジスタ３０１がオフ、トランジスタ３０２がオン、
従ってパワートランジスタ４００がオフとなってパワー
トランジスタ４００のコレクタ電流が立下る。即ち、出
力端子４０４を介して流れる点火コイル５００の一次電
流が急激に遮断され一次コイルに高電圧が発生すると共
に、二次コイルに更に高電圧のパルス電圧が発生し、こ
れが第１図の配電器９００を介してスパークプラグ９０
１に供給され火花放電することとなる。

而して、点火コイル５００の一次コイルは常に所定時間
（Ｔ）通電され一次電流が供給された後、最適点火時期
に一次電流が遮断されるため、内燃機関の運転条件に拘
らず常に適切な点火エネルギーが供給される。特に、点
火コイル５００の通電時間はコンデンサ２１５の容量と
抵抗２１６の抵抗値によって決まるため、トリミングに
よる抵抗値の調整等の方法により、容易に調整すること
が出来る。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば内燃機関の回転数の変化
に拘らず常に一定の点火エネルギーを確保することがで
籾るという効果が得られる。しかも、回路構成が簡単で
、信号発生手段のシグナルロータ等の加工に高精度が要
求されないので低コストで製造することができる。又、
信号発生手段として矩形波信号発生装置を用いた場合に
おいても、内燃機関の回転数の変化に影響されない制御
が可能となるので、種々の信号発生手段を採用し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の信号発生手段を構成する回転信号検出手段の一実施
例を示す平面図、 第３図は本発明の一実施例を示す電気回路図、第４図は
従来の点火装置を示すブロック図、第５図は上記従来の
点火装置の動作を説明するための波形図である。 １００・・・信号発生手段。 １０２・・・着磁ロータ。 １０３・・・磁気検出素子。 ２００・・・単安定マルチバイブレータ回路。 ３００・・・駆動回路。 ４００・・・パワートランジスタ。 ５００・・・点火コイル。 ９００・・・配電器。 ９０１・・・スパークプラグ 特許出願人　　愛三工業株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関の回転に応じて最適点火時期の所定時間
   前にタイミング信号を出力する信号発生手段と、該信号
   発生手段の出力タイミング信号に基き前記所定時間幅の
   パルス信号を出力する単安定マルチバイブレータ回路と
   、該単安定マルチバイブレータ回路の出力パルス信号に
   応じて点火コイルを前記所定時間通電した後遮断する駆
   動回路とを備えたことを特徴とする内燃機関の点火装置
   。
2. （２）前記信号発生手段が、内燃機関の回転に応じて矩
   形波のパルス信号を出力する矩形波信号発生装置である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内燃機関
   の点火装置。
3. （３）前記信号発生手段がホール素子と着磁ロータから
   成る磁気感応検出装置を備えたことを特徴とする特許請
   求の範囲第２項記載の内燃機関の点火装置。