JPH04308359A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関における点火
装置（ＣＤＩ）に関し、特に無駄火を防止することによ
って始動時の着火性を向上した点火装置に関するもので
ある。

【０００２】４サイクル単気筒エンジンにおいては、機
種によって、クランク軸の１回転ごとに１回点火が行わ
れるものがあり、また、２サイクルエンジンにおいては
、クランク軸の１回転ごとに２回点火が行われるものが
ある。

【０００３】このような内燃機関においては、４サイク
ルエンジンの場合は圧縮行程の上死点付近と排気行程の
上死点付近とでそれぞれ点火が行われ、２サイクルエン
ジンの場合は圧縮行程の上死点付近と排気行程の下死点
付近とでそれぞれ点火が行われるが、圧縮上死点での発
火が混合気の爆発を生じさせる正規の発火であるのに対
し、排気上死点または下死点での発火は内燃機関の駆動
に寄与しない発火（無駄火）であるとともに、始動時等
において正規発火時の点火電圧を低下させるため、有害
なものである。

【０００４】そこで、この種内燃機関において、無駄火
を防止して正規発火時の点火電圧を上昇させることによ
って、始動時の着火性を向上できるようにすることが望
まれる。

【０００５】

【従来の技術】図５は、従来の点火装置を示したもので
あって、１はクランク軸に結合されたマグネト（発電機
）、２はＣＤＩユニット（点火用回路）、３はＩＧ（点
火）コイルである。マグネト１において、０１はクラン
クシャフト、１１は点火用のコンデンサを充電するため
のコンデンサ充電コイル、１２はローター（回転子）、
１２１は点火時期を設定するためのトリガポール、１３
はトリガポール１２１を検出するためのピックアップ（
ＰＩＣＫＵＰ）コイルである。またＣＤＩユニット２に
おいて、２１は整流用ダイオード、２２は点火用の電力
を蓄えるコンデンサ、２３はコンデンサ２２の電荷を放
電するためのサイリスタ（ＣＲ）、２４はサイリスタ２
３の点孤電流を供給するためのダイオード、２５は抵抗
である。

【０００６】また図６は、従来の点火装置における点火
動作を説明するタイムチャートである。以下、図５，図
６に基づいて従来の点火装置の動作を説明する。なお以
下においては、４サイクルエンジンの場合について説明
するが、２サイクルエンジンの場合もその動作はほぼ同
様である。

【０００７】マグネト１はクランクシャフト０１に結合
されて、エンジンの回転に同期して回転し、これによっ
てコンデンサ充電コイル１１に交流電圧を発生する。こ
の電圧によってダイオード２１を経てコンデンサ２２に
図示の極性の充電が行われて、接地との間に充電電圧Ｖ
Ｃ　を発生する。一方、トリガポール１２１は、クラン
クシャフト０１の回転角のある一定範囲を占めるように
設けられた永久磁石からなっており、ピックアップコイ
ル１３は、トリガポール１２１の前端部ｂ，後端部ａを
検出して、それぞれ負極性のトリガパルスｂ，正極性の
トリガパルスａからなるパルス電圧ＶＰ　を発生する。 この場合の回転角は、４サイクルエンジンの場合、例え
ば６０°程度に設定される。サイリスタ２３は、正極性
のトリガパルスａがトリガレベルを超えたとき、ダイオ
ード２４，抵抗２５からなる回路を経てゲート（Ｇ）に
点孤電流を供給されることによって、アノード（Ａ）と
カソード（Ｋ）との間が導通して、コンデンサ２２の電
荷を放電する。

【０００８】コンデンサ２２の放電は、トリガポール１
２１の位置の設定に基づいて、クランクシャフト０１の
１回転ごとにピストン行程の上死点付近において行われ
、その都度、ＩＧコイル３の二次側に発生した高電圧が
スパークプラグに印加される。４サイクルエンジンの場
合、コンデンサ２２の放電は排気行程の最後の排気上死
点付近と圧縮行程の最後の圧縮上死点付近とにおいて交
互に行われることになるが、スパークプラグに発生する
火花によってシリンダ内の混合気に点火して爆発を生じ
させるのは、このうち圧縮上死点での放電であり、これ
によって内燃機関が回転力を発生する。一方、排気上死
点での放電は、内燃機関の駆動に寄与せず、無駄火とな
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】内燃機関は、始動時に
は始動用電動機（セルモータ）によって駆動されて回転
する。そのため回転数変動が大きく、クランクシャフト
０１に負荷（回転抵抗）がかかる圧縮行程では、排気行
程と比べて回転速度が遅くなるので、コンデンサ充電コ
イル１１の発生電圧は、圧縮行程では低く、排気行程で
は高い。そのため、コンデンサ２２の充電電圧ＶＣ　も
、圧縮行程では低く排気行程では高い。

【００１０】一方、スパークプラグ４に飛火させるのに
必要なコンデンサ充電電圧ＶＣ　は定まっている。コン
デンサ充電電圧ＶＣ　は、前述のように始動時において
は、排気行程では高いが圧縮行程では低い。従って排気
上死点ではコンデンサ充電電圧ＶＣ　が高いので、スパ
ークプラグにおいて発火することができる。しかしなが
ら圧縮行程では、コンデンサ充電電圧ＶＣ　が必要な電
圧に達しないため、スパークプラグにおいて発火せず、
そのために内燃機関が始動困難になるという問題があっ
た。

【００１１】従来、このような問題を解決する方法とし
ては、コンデンサ充電電圧ＶＣ　の不足を補うために、
始動用のセルモータのサイズを大きくして始動回転力を
増加させるとともに、電源となるバッテリのサイズ、さ
らにバッテリ充電用のマグネトのサイズを大きくして、
対処する方法がとられている。しかしながらこのような
方法では、機器の寸法，　重量の増加を招くとともに、
コストが上昇することを避けられない。

【００１２】これに対して、排気行程では、コンデンサ
充電電圧ＶＣ　が高く発火に必要な電圧に達しているが
、排気行程での発火は前述のように無駄火であるので、
排気行程での発火を禁止することによって、コンデンサ
２２の充電電圧ＶＣ　の低下を防止するようにすれば、
圧縮行程での発火を確実にして、内燃機関の始動困難を
解消することが可能になると考えられるが、従来このよ
うな点火装置は提案されていなかった。

【００１３】本発明は、このような従来技術の課題を解
決しようとするものであって、圧縮行程での点火動作と
排気行程での点火動作とが交互に生じる内燃機関におい
て、無駄火となる排気行程での点火を禁止することによ
って、始動時における点火を確実にして、内燃機関の始
動困難を解消することができる点火装置を提供すること
を目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、圧縮行程と排
気行程とにおいてそれぞれ点火動作を行う内燃機関の点
火装置において、点火時期以前の所定回転角度の回転時
間を検出する回転時間検出手段と、この時間を記憶し次
のこの時間の開始時期から記憶された時間点火動作を禁
止するマスク手段とを備えるとともに、内燃機関の１回
転の周期を検出して、この周期が所定時間より短いとき
マスク手段による点火動作の禁止を解くようにしたこと
を特徴とするものである。

【００１５】

【作用】本発明においては、圧縮行程と排気行程とにお
いてそれぞれ点火動作を行う内燃機関を対象とする。こ
のような内燃機関の点火装置において、トリガポール１
２１，ピックアップコイル１３からなる回転時間検出手
段によって、点火時期以前のクランクシャフト０１の所
定回転角度の回転時間を検出し、マスク回路２６からな
るマスク手段によって、この所定回転角度の回転時間を
記憶して、次のこの時間の開始時期から記憶された時間
、点火装置の点火動作を禁止するとともに、内燃機関の
１回転の周期を検出して、この周期が所定時間より短い
ときは、点火装置における点火動作の禁止を解除するよ
うにする。

【００１６】従って本発明によれば、無駄火となる排気
行程での点火を禁止することによって、点火装置の電荷
蓄積用コンデンサにおける始動時の充電電圧不足を防止
して、始動時における点火を確実にすることができるの
で、このコンデンサにおける始動時の充電電圧不足を補
うために、セルモータのモータサイズやバッテリサイズ
およびマグネトサイズ等を上げる必要なしに、内燃機関
の始動困難を解消することができる。

【００１７】

【実施例】図１は本発明の一実施例の構成を示したもの
であって、図５におけると同じものを同じ番号で示し、
２６は排気行程での点火動作（コンデンサ２２の放電）
を禁止するためのマスク回路である。また、図２は図１
に示された実施例における点火動作を説明するタイムチ
ャートである。

【００１８】図１に示された実施例において、マスク回
路２６は、点火動作ごとにピックアップコイル１３から
のパルス電圧ＶＰ　に応じて、負極性のパルスｂと正極
性のパルスａとの時間間隔を記憶し、次回の点火動作時
、負極性のパルスｂから記憶された時間、サイリスタ２
３に対するトリガパルスをマスクして点孤を制限する。 これによって、排気行程での点火動作を禁止し、圧縮行
程での点火動作時のみサイリスタ２３に点孤電流を供給
して点火動作を行わせることによって、無駄火を防止し
て圧縮上死点での点火が確実に行われるようにする。

【００１９】図２において、斜線部は、ピックアップコ
イル１３からのトリガパルスに対するマスク回路２６に
よるマスク期間を示している。圧縮行程における圧縮上
死点の直前の点火動作時には、圧縮行程でのトリガパル
スｂ，ａの時間間隔Ｔ２　に比べて、記憶されている排
気行程でのトリガパルスｂ，ａの時間間隔Ｔ１　は短い
ので、正極性のパルスａはマスクされることなくサイリ
スタ２３に与えられ、コンデンサ２２は放電して混合気
に着火する正規火花を生じる。一方、排気行程における
排気上死点の直前の点火動作時には、排気行程でのトリ
ガパルスｂ，ａの時間間隔Ｔ１　に対して、記憶されて
いる圧縮行程でのトリガパルスｂ，ａの時間間隔Ｔ０　
は長いので、正極性のパルスａはマスクされてサイリス
タ２３に与えられず、従ってコンデンサ２２は放電せず
無駄火の発生が防止される。かつ排気行程での点火動作
が行われない結果、コンデンサ２２の充電電圧はこの点
火動作によって低下することがなく、従って次の圧縮行
程での点火動作時の充電電圧は、スパークプラグにおい
て火花を生じるのに十分な電圧に保たれる。他の排気上
死点の直前の点火動作、および圧縮上死点の直前の点火
動作も同様に行われる。

【００２０】図３は、図１に示された実施例におけるト
リガパルスの発生を説明するタイムチャートである。ま
た図４は、図１に示された実施例における点火動作を示
すフローチャートである。以下、図３，図４に基づいて
本発明の点火装置の動作を詳細に説明する。なお以下に
おいては、４サイクルエンジンの場合について説明する
が、２サイクルエンジンの場合もその動作はほぼ同様で
ある。

【００２１】図３において、ａｎ−１，ａｎ，ａｎ＋１
，ａｎ＋２，…は正極性のトリガパルス、ｔａｎ−１，
ｔａｎ，ｔａｎ＋１，ｔａｎ＋２，…は正極性トリガパ
ルスのタイミング、ｂｎ−１，ｂｎ，ｂｎ＋１，ｂｎ＋
２，…は負極性のトリガパルス、ｔｂｎ−１，ｔｂｎ，
ｔｂｎ＋１，ｔｂｎ＋２，…は負極性トリガパルスのタ
イミングである。Ｔｎ−１，Ｔｎ，Ｔｎ＋１，Ｔｎ＋２
，…は負極性トリガパルスと正極性トリガパルスとの時
間差、、Ｔｂｎ，Ｔｂｎ＋１，Ｔｂｎ＋２，…はエンジ
ンの１回転の周期である。

【００２２】点火動作の開始時、マスク回路２６はまず
ｂ信号として負極性のトリガパルス例えばｂｎ　を受け
付ける（Ｓ１）。そして前回の負極性のトリガパルスｂ
ｎ−１　との間で、Ｔｂｎ　＝ｔｂｎ　−ｔｂｎ−１　
によってエンジンの１回転の周期すなわち回転数を計算
する（Ｓ２）。次にａ信号として正極性のトリガパルス
ａｎ　を受け付け（Ｓ３）、求められた回転周期Ｔｂｎ
が所定の回転周期Ｃ（一定）より大きいか否かをみる（
Ｓ４）。

【００２３】回転周期が所定回転周期Ｃより大きいとき
、すなわち予め設定された回転数以下のときは、パルス
ａｎ　とパルスｂｎ　との時間差をＴｎ　＝ｔａｎ　−
ｔｂｎ　によって求める（Ｓ５）。そしてこの時間差Ｔ
ｎ　が前回の時間差Ｔｎ−１　より大きいか否かをみて
（Ｓ６）、Ｔｎ　＞Ｔｎ−１　であれば正規火花を発生
すべき圧縮行程の点火と判断して、パルスａｎ　によっ
てコンデンサ２２を放電させて発火させる。また、Ｔｎ
　＞Ｔｎ−１でないときは、無駄火となる排気行程の点
火と判断して、コンデンサ２２を放電させることなくは
じめに戻り、ｂ信号の受付（Ｓ１）から再開する。

【００２４】一方、ステップＳ４において、回転周期が
所定回転周期Ｃ以下のとき、すなわち予め設定された回
転数より大きいと判断されたときは、時間差Ｔｎ　と前
回の時間差Ｔｎ−１　との比較を行うことなく、すべて
のパルスａｎ　によってコンデンサ２２を放電させて発
火させる。

【００２５】これはエンジンが始動して回転数が上昇す
ると、圧縮行程を含む回転周期と、排気行程を含む回転
周期との差が少なくなり、正規火花を生じるべき圧縮行
程の点火動作においても正極性のトリガパルスをマスク
する誤動作を生じる可能性があるため、ある回転数以上
ではトリガパルスのマスク動作を停止させる必要がある
ためである。トリガパルスのマスク動作を禁止する設定
回転数としては、一般にセルモータによるクランキング
回転数以上で、かつアイドリング回転数以下に設定する
ことが適当である。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、４
サイクル単気筒エンジンであって、クランク軸の１回転
ごとに１回点火が行われるもの、または２サイクルエン
ジンであって、クランク軸の１回転ごとに２回点火が行
われるものにおいて、点火装置の電荷蓄積用コンデンサ
における始動時の充電電圧不足を補うために、モータサ
イズ、バッテリサイズ、マグネトサイズ等を上げる必要
がなく、電子回路の追加のみで対応することができるの
で、スペースや重量を軽減し、コストを低減することが
できる。特にエンジンのディジタル制御を行うＣＤＩ装
置を有する場合には、点火時期を制御するプログラムの
変更のみで対処できるので、スペースおよびコスト上の
負担なしに、容易に実施できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示す図である。

【図２】図１に示された実施例における点火動作を説明
するタイムチャートである。

【図３】図１に示された実施例におけるトリガパルスの
発生を説明するタイムチャートである。

【図４】図１に示された実施例における点火動作を示す
フローチャートである。

【図５】従来の点火装置を示す図である。

【図６】従来の点火装置における点火動作を説明するタ
イムチャートである。

【符号の説明】

１３，１２１　　回転時間検出手段 ２６　　マスク手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　圧縮行程と排気行程とにてそれぞれ点
   火動作を行う内燃機関の点火装置において、点火時期以
   前の所定回転角度の回転時間を検出する回転時間検出手
   段と、該時間を記憶し次の該時間の開始時期から該記憶
   された時間点火動作を禁止するマスク手段とを備えると
   ともに、該内燃機関の１回転の周期を検出して、該周期
   が所定時間より短いとき前記点火動作の禁止を解くよう
   にしたことを特徴とする点火装置。