JPH05187347A - 内燃機関用点火装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】逆回転を防止する機能を備えた内燃機関用点火
装置の構成を簡単にし、コストを引き下げる。 【構成】回転速度情報と回転角度情報とを得るために設
けられる信号発電機２の回転子に、幅が広い１つの誘導
子磁極部と幅が狭い誘導子磁極部とを設ける。信号発電
機から得られるパルス信号を矩形波信号発生回路３に与
えて、パルスの発生間隔に相応した信号幅の矩形波信号
を発生させる。矩形波信号の高レベルの期間の長さと零
レベルの期間の長さとの関係が機関の正回転時と逆回転
時とで異なることを利用して機関の逆回転を検出する。
逆回転が検出されたときに点火動作を停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、逆回転し易い２サイク
ル内燃機関を点火するのに好適な内燃機関用点火装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】２サイクル内燃機関は逆回転し易いた
め、内燃機関の逆回転が検出されたときに機関を失火さ
せる機能を持った点火装置が提案されている。従来のこ
の種の点火装置としては、実公平３−１１４２１号や特
公平３−２７７５９号に示されたものがある。

【０００３】実公平３−１１４２１号に示された点火装
置では、点火エネルギーを供給するエキサイタコイルの
出力と点火時期を決定するための信号を発生する信号コ
イルの出力との位相関係を電子回路により判定すること
により機関の回転方向を検出し、機関の逆回転が検出さ
れたときに内燃機関用点火装置の点火動作を停止させる
ようにしている。

【０００４】また特公平３−２７７５９号に示された装
置では、信号発電機に２個の信号コイルを設けて、両信
号コイルの出力の位相関係を電子回路を用いて判定する
ことにより機関の回転方向を検出し、機関の逆回転が検
出されたときに内燃機関用点火装置の点火動作を停止さ
せるようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の点火装置では、
機関の回転方向を判定するための電子回路を設ける必要
があるため、装置の構成が複雑になり、コストが高くな
るという問題があった。特に最近ではマイクロコンピュ
ータを用いて点火時期を制御する点火装置が多く用いら
れるようになっているが、マイクロコンピュータを用い
る場合には、コストを下げるために、電子回路を用いて
処理を行う部分をできるだけ少なくするのが好ましい。

【０００６】また２個の信号コイルを用いる方式では、
２個の信号発電子を設けることが必要になるため、信号
発電機が大形化する上にそのコストが高くなるという問
題もあった。

【０００７】本発明の目的は、１個の信号発電子のみを
備えた信号発電機を用いて、しかも電子回路を用いずに
回転方向の判定を行うことができるようにしてコストの
低減を図った内燃機関用点火装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、図１に示した
ように、点火信号が与えられたときに点火コイルの１次
電流を制御して該点火コイルの２次側に点火用の高電圧
を誘起させる点火回路１と、突起または凹部からなる誘
導子磁極部を複数個有していて内燃機関に同期して回転
させられる回転子と、回転子の誘導子磁極部に対向する
磁極を有して該磁極が回転子の誘導子磁極部の回転方向
の前端縁に対向する際及び該誘導子磁極部の後端縁に対
向する際にそれぞれ第１の極性のパルス信号及び第２の
極性のパルス信号を発生する信号発電子とを備えた信号
発電機２と、第１の極性のパルス信号が発生してから第
２の極性のパルス信号が発生するまでの間第１のレベル
をとり、第２の極性のパルス信号が発生してから第１の
極性のパルス信号が発生するまでの間第２のレベルをと
る矩形波信号を発生する矩形波信号発生回路３と、矩形
波信号から得た速度情報及び回転角度情報に基づいて点
火回路への点火信号の供給を制御する点火時期制御手段
５を有する点火制御手段４とを備えた内燃機関用点火装
置に係わるものである。

【０００９】本発明においては、信号発電機の回転子の
１つの誘導子磁極部の円弧角が他の誘導子磁極部の円弧
角よりも大きく設定されていて、該１つの誘導子磁極部
の円弧角をθ1 、内燃機関の正回転時に前記１つの誘導
子磁極部よりも位相が遅れた側に位置することになる隣
の誘導子磁極部の円弧角をθ3 、該隣の誘導子磁極部と
前記１つの誘導子磁極部との間のスペースの円弧角をθ
2 、内燃機関の逆回転時に前記１つの誘導子磁極部より
も位相が遅れた側に位置することになる隣の誘導子磁極
部と前記１つの誘導子磁極部との間のスペースの円弧角
をθo としたときに、θo ＞θ1 ＞θ2 ＞θ3 の関係が
成立するように回転子の各誘導子磁極部が設けられてい
る。

【００１０】また点火制御手段４は、上記矩形波信号が
第１のレベルにある期間ＴH と該矩形波信号が第２のレ
ベルにある期間ＴL とを逐次比較して期間ＴH と該期間
ＴHに続いて発生する期間ＴL との間にＴH ＞ＴL の関
係が成立したときに内燃機関が正回転していると判定
し、ＴH ＜ＴL の関係のみが成立するときには内燃機関
が逆回転していると判定する内燃機関回転方向判定手段
６と、内燃機関回転方向判定手段により内燃機関が逆回
転していると判定されたときに点火回路の点火動作を停
止させる逆回転時点火動作停止手段７とを更に備えてい
る。

【００１１】上記の逆回転時点火動作停止手段７は、内
燃機関の逆回転が検出されたときに点火時期制御手段５
により点火信号の供給を阻止するようにしたものでも良
く、また図１に破線で示したように点火回路１に直接働
きかけてその動作を停止させるようにしたものでもよ
い。一般に点火回路は、点火コイルの１次電流を急激に
変化させるように制御するために、点火時期にオンまた
はオフ動作する半導体スイッチを備えているが、この半
導体スイッチを導通状態に保持したり、その導通を阻止
したりすることにより点火動作を停止させることができ
る。また点火回路中に点火電源を短絡することができる
半導体スイッチが設けられている場合には、該半導体ス
イッチを導通状態に保持することにより点火動作を停止
させることができる。

【００１２】

【作用】上記のように構成すると、電子回路を用いるこ
となく、内燃機関の回転方向の検出をマイクロコンピュ
ータを用いてソフトウェア上で行うことができる。また
信号発電子を２個設ける必要がないため、信号発電機が
大形化してコストが高くなるのを防ぐことができる。従
って、装置の大形化とコストの上昇とを招くことなく、
逆回転防止機能を備えた内燃機関用点火装置を得ること
ができる。

【００１３】

【実施例】図２は本発明の実施例のハードウェアの構成
を示したもので、同図において１０はマイクロコンピュ
ータのＣＰＵ（中央演算処理装置）、１１はＲＡＭ（ラ
ンダムアクセスメモリ）、１２はＲＯＭ（リードオンリ
メモリ）である。

【００１４】１は点火回路で、この例では、点火コイル
１Ａと、１次電流制御回路１Ｂと、内燃機関の気筒に取
り付けられて点火コイルの２次コイルに接続された点火
プラグ１Ｃとからなっている。１次電流制御回路は、１
次電流制御用半導体スイッチを備えていて、点火信号Ｖ
i が与えられたときに該スイッチを動作させることによ
り点火コイルの１次電流を急激に変化させて点火コイル
の２次側に点火用の高電圧を発生させる。この点火回路
としては、コンデンサ放電式の回路や、電流遮断式の回
路等、任意の方式を採用した回路を用いることができ
る。

【００１５】信号発電機２は、誘導子形の回転子２Ａ
と、信号発電子２Ｂとからなっている。回転子２Ａは、
強磁性材料からなる円筒状の回転体２００の外周に突起
からなる複数の誘導子磁極部２ａ，２ｂを設けたものか
らなっている。複数の誘導子磁極部の内、１つの誘導子
磁極部２ａは、その円弧角θ1 が他の誘導子磁極部２ｂ
の円弧角よりも大きく設定されていて、該１つの誘導子
磁極部２ａの円弧角をθ1 、内燃機関の正回転時（図示
の矢印ＣＷ方向への回転時）に１つの誘導子磁極部２ａ
よりも位相が遅れた側に位置することになる隣の誘導子
磁極部２ｂの円弧角をθ3 、該隣の誘導子磁極部２ｂと
１つの誘導子磁極部２ａとの間のスペースの円弧角をθ
2 、内燃機関の逆回転時に１つの誘導子磁極部よりも位
相が遅れた側に位置することになる隣の誘導子磁極部２
ｂと１つの誘導子磁極部２ａとの間のスペースの円弧角
をθo としたときに、θo ＞θ1 ＞θ2 ＞θ3 の関係が
成立するように前記回転子の各誘導子磁極部が設けられ
ている。

【００１６】信号発電子２Ｂは、回転子の誘導子磁極部
に対向する磁極部を有する図示しない鉄心に巻回された
信号コイル２０１と、該鉄心に磁束を流す永久磁石（図
示せず。）とからなっていて、信号コイル２０１は、鉄
心の磁極が回転子の誘導子磁極部の回転方向の前端縁に
対向する際及び該誘導子磁極部の後端縁に対向する際に
それぞれ第１の極性のパルス信号及び第２の極性のパル
ス信号を発生する。

【００１７】本実施例では、信号コイル２０１が発生す
る正極性のパルス信号を第１の極性のパルス信号とし、
負極性の信号を第２の極性のパルス信号とする。内燃機
関の正回転時（図示の矢印ＣＷ方向への回転時）には、
信号コイル２０１が図３（Ａ）に示すような正極性のパ
ルス信号Ｖp1と負極性のパルス信号Ｖp2とを交互に発生
する。また内燃機関の逆回転時には、図３（Ｃ）に示す
ように、正極性のパルス信号Ｖp1と負極性のパルス信号
Ｖp2とを交互に発生する。尚図３（Ａ）及び（Ｃ）にお
いて、パルス信号の近くに表示した番号１，０は図２の
誘導子磁極部に付した番号に対応している。即ち、図３
（Ａ）において番号１が表示された正極性のパルス信号
は、機関の正回転時に図２の回転子の誘導子磁極部２ａ
の前端縁が信号発電子の磁極に対向する際に発生し、番
号０が表示された正極性のパルス信号は図２の回転子の
誘導子磁極部２ｂの前端縁が信号発電子の磁極に対向す
る際に発生する。また図３（Ｃ）において番号１が表示
された負極性のパルス信号は機関の逆回転時に誘導子磁
極部２ａの後端縁が信号発電子の磁極に対向する際に発
生し、番号０が表示された負極性のパルス信号は誘導子
磁極部２ｂの後端縁が信号発電子の磁極に対向する際に
発生する。

【００１８】信号コイル２０１の出力は矩形波信号発生
回路３に入力される。矩形波信号発生回路３は例えば、
正極性のパルス信号Ｖp1によりセットされ、負極性のパ
ルス信号Ｖp2によりリセットされるフリップフロップ回
路からなっていて、正極性（第１の極性）のパルス信号
が発生してから負極性（第２の極性）のパルス信号が発
生するまでの間第１のレベルをとり、第２の極性のパル
ス信号が発生してから第１の極性のパルス信号が発生す
るまでの間第２のレベルをとる矩形波信号を発生する。
本実施例では、矩形波信号発生回路３が、図３（Ａ）の
パルス信号を入力として同図（Ｂ）に示すような矩形波
信号Ｖq を出力し、図３（Ｃ）のパルス信号を入力とし
て同図（Ｄ）に示すような矩形波信号Ｖq を出力する。
即ち本実施例では、矩形波信号Ｖq の高い方のレベルを
第１のレベルとし、低い方のレベル（零レベル）を第２
のレベルとしている。

【００１９】図３（Ｂ）及び（Ｄ）から明らかなよう
に、機関の正回転時には、矩形波信号が高レベルになっ
ている期間ＴH と、該期間ＴH に続いて発生する零レベ
ルの期間ＴL との間にＴH ＞ＴL の関係が成立するが、
機関の逆回転時にはＴH ＞ＴLの関係は成立しない。本
発明においては、この関係を利用してソフトウェア上で
機関の正回転と逆回転とを検出する。

【００２０】マイクロコンピュータは、矩形波信号Ｖq
を入力として、図７ないし図９に示したアルゴリズムに
従って点火時期制御手段５と内燃機関回転方向判定手段
６と逆回転時点火動作停止手段７とを備えた点火制御手
段４を実現する。

【００２１】図７はメインルーチンでの処理のアルゴリ
ズムを示すゼネラルフローチャートで、メインルーチン
では先ず最初に各部の初期設定を行い、割り込みを許可
した後、機関の回転数の演算と各回転数における点火時
期の進角度の演算とを繰り返す。回転数の演算は例えば
角度θa で幅が狭い矩形波信号が検出されてから次の幅
が狭い矩形波信号が検出される角度θa までの３６０度
の区間を機関が回転するのに要する時間から演算され
る。

【００２２】図８は回転数が演算される毎に実行される
回転速度領域判定ルーチンを示したもので、このルーチ
ンでは、まず回転数Ｎを進角開始回転数Ｎ1 と比較して
Ｎ≧Ｎ1 の時にＲＡＭに速度領域判定フラグＦＬＧ１を
セットし、Ｎ＜Ｎ1 の時に該フラグＦＬＧ１をリセット
する。

【００２３】図９は矩形波信号Ｖq の各正の立上がりが
検出される毎に実行される割り込みルーチンで、このル
ーチンでは、まず矩形波信号Ｖq が高レベルになってい
る期間ＴH と該矩形波信号が零レベルになっている期間
ＴL とを逐次比較して、矩形波信号の正の立上がり（図
３の例では角度θa での正の立上がり）でＴH ＞ＴLの
関係が検出されたときに基準フラグＦＬＧo をセット
し、次いで信号コイルから次に発生するパルス信号が誘
導子磁極部２ｂの前端縁で発生するパルス信号であるこ
とを示すパルス番号「０」をセットする。次に速度領域
判定フラグＦＬＧ1 がセットされているか否かを判定
し、フラグＦＬＧ1 がセットされていない場合（機関の
回転数Ｎが設定値Ｎ1 以下のとき）には直ちに点火操作
（点火回路１に点火信号Ｖi を与える操作）を行ってこ
のルーチンの処理を終了する。即ち、機関の回転数Ｎが
進角開始回転数Ｎ1 未満のときには、ＴH ＞ＴL が検出
されたときの矩形波信号の正の立上がりθa で点火動作
が行われる。またフラグＦＬＧ1 がセットされている場
合（回転数Ｎが進角開始回転数Ｎ1 以上のとき）には、
点火操作を行うことなくメインルーチンに戻る。

【００２４】矩形波信号の正の立上がり（図３の例では
角度θb での正の立上がり）でＴH＜ＴL が検出された
ときには、先ず基準フラグＦＬＧo がセットされている
か否かを判定し、基準フラグＦＬＧo がセットされてい
る場合（機関が正回転しているとき）には基準フラグＦ
ＬＧo をリセットした後、次に発生するパルス信号が誘
導子磁極部２ａの前端縁で発生する信号であることを示
すパルス番号「１」をセットする。次にフラグＦＬＧ1
がセットされているか否かを判定し、フラグＦＬＧ1 が
セットされている場合（機関の回転数Ｎが進角開始回転
数Ｎ1 以上のとき）には進角カウンタをスタートさせ
て、メインルーチンで演算されている進角度を計測し、
進角度が計測された時点で点火回路に点火信号を与え
る。フラグＦＬＧ1 がセットされていない場合（機関の
回転数Ｎが進角開始回転数未満の場合）には進角カウン
タをスタートさせることなくメインルーチンに戻る。

【００２５】矩形波信号の正の立上がりでＴH ＜ＴL が
検出されたときに基準フラグＦＬＧo がセットされてい
ない場合（機関の逆回転時）には直ちにメインルーチン
に戻る。このように機関の逆回転が検出されたときには
点火操作または進角カウンタのスタートを行わずにメイ
ンルーチンに戻るので、点火動作は行われず、機関は失
火する。

【００２６】上記の実施例によると、図６に示したよう
に、機関の回転数Ｎが進角開始回転数Ｎ1 未満のときに
は角度θa で点火し、進角開始回転数Ｎ1 以上の領域で
角度θc まで進角する進角特性が得られる。角度θb は
進角カウンタのスタート位置である。

【００２７】上記の実施例では、信号発電機の回転子が
２つの誘導子磁極部２ａ，２ｂを有しているが、誘導子
磁極部を３個以上設けることもできる。例えば図４のよ
うに、回転子２Ａに６個の誘導子磁極部２ａ〜２ｆを設
けることができる。この例では、複数の誘導子磁極部の
内、１つの誘導子磁極部２ａは、その円弧角θ1 が他の
誘導子磁極部２ｂ〜２ｆの円弧角よりも大きく設定され
ていて、該１つの誘導子磁極部２ａの円弧角をθ1 、内
燃機関の正回転時（図示の矢印ＣＷ方向への回転時）に
１つの誘導子磁極部２ａよりも位相が遅れた側に位置す
ることになる隣の誘導子磁極部２ｂの円弧角をθ3 、該
隣の誘導子磁極部２ｂと１つの誘導子磁極部２ａとの間
のスペースの円弧角をθ2 、内燃機関の逆回転時に１つ
の誘導子磁極部２ａよりも位相が遅れた側に位置するこ
とになる隣の誘導子磁極部２ｆと１つの誘導子磁極部２
ａとの間のスペースの円弧角をθo としたときに、θo
＞θ1 ＞θ2 ＞θ3 の関係が成立するように前記回転子
の各誘導子磁極部が設けられている。

【００２８】この場合、機関の正回転時に信号コイル２
０１から得られるパルス信号は図５（Ａ）のようにな
り、機関の逆回転時に信号コイル２０１から得られるパ
ルス信号は図５（Ｃ）のようになる。図５（Ａ），
（Ｃ）において各パルス信号に付した番号は、図４の信
号発電機の回転子の誘導子磁極部２ａ〜２ｆにそれぞれ
付した番号に対応している。

【００２９】図５（Ａ）及び（Ｃ）のパルス信号を矩形
波信号発生回路に入力することにより得られる矩形波信
号Ｖq はそれぞれ図５（Ｂ）及び（Ｄ）のようになる。
これらの図から明らかなように、機関の正回転時には必
ずＴH ＞ＴL の関係が検出されるが、機関の逆回転時に
はこの関係は検出されないため、ＴH ＞ＴL が成立する
か否かを判定することにより機関の正回転と逆回転とを
検出することができる。

【００３０】上記の実施例では、誘導子磁極部が突起か
らなっているが、誘導子磁極部は信号発電子の磁極に対
向した際に信号コイルと鎖交する磁束に変化を生じさせ
るものであればよく、各誘導子磁極部が凹部からなって
いてもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、電子回
路を用いることなく、内燃機関の回転方向の検出をマイ
クロコンピュータを用いてソフトウェア上で行うことが
できる。また信号発電子を２個設ける必要がないため、
信号発電機が大形化してコストが高くなるのを防ぐこと
ができる。従って本発明によれば、装置の大形化とコス
トの上昇とを招くことなく、逆回転防止機能を備えた内
燃機関用点火装置を得ることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の全体的な構成を示すブロック図であ
る。

【図２】本発明の実施例のハードウェアの構成を示した
構成図である。

【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は機関の正回転時に図２の実
施例の信号発電機から得られるパルス信号の波形及び矩
形波信号発生回路の出力波形を示した波形図である。
（Ｃ）及び（Ｄ）は機関の逆回転時に図２の実施例の信
号発電機から得られるパルス信号の波形及び矩形波信号
発生回路の出力波形を示した波形図である。

【図４】本発明で用いる信号発電機の変形例を示した構
成図である。

【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は機関の正回転時に図４の信
号発電機から得られるパルス信号の波形及び矩形波信号
発生回路の出力波形を示した波形図である。（Ｃ）及び
（Ｄ）は機関の逆回転時に図４の実施例の信号発電機か
ら得られるパルス信号の波形及び矩形波信号発生回路の
出力波形を示した波形図である。

【図６】本発明の実施例により得られる進角特性の一例
を示した線図である。

【図７】本発明の実施例においてマイクロコンピュータ
により実行されるメインルーチンのアルゴリズムを示す
フローチャートである。

【図８】本発明の実施例において回転数を演算する毎に
行われる速度領域判定ルーチンを示したフローチャート
である。

【図９】本発明において矩形波信号が立上がる毎に実行
される割り込みルーチンを示したフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１…点火回路、２…信号発電機、３…矩形波信号発生回
路、４…点火制御手段、５…点火時期制御手段、６…内
燃機関回転方向判定手段、７…逆回転時点火動作停止手
段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 点火信号が与えられたときに点火コイル
   の１次電流を制御して該点火コイルの２次側に点火用の
   高電圧を誘起させる点火回路と、 突起または凹部からなる誘導子磁極部を複数個有してい
   て内燃機関に同期して回転させられる回転子と、前記回
   転子の誘導子磁極部に対向する磁極を有して該磁極が前
   記誘導子磁極部の回転方向の前端縁に対向する際及び該
   誘導子磁極部の後端縁に対向する際にそれぞれ第１の極
   性のパルス信号及び第２の極性のパルス信号を発生する
   信号発電子とを備えた信号発電機と、 前記第１の極性のパルス信号が発生してから第２の極性
   のパルス信号が発生するまでの間第１のレベルをとり、
   第２の極性のパルス信号が発生してから第１の極性のパ
   ルス信号が発生するまでの間第２のレベルをとる矩形波
   信号を発生する矩形波信号発生回路と、 前記矩形波信号から得た速度情報及び回転角度情報に基
   づいて前記点火回路への点火信号の供給を制御する点火
   時期制御手段を有する点火制御手段とを備えた内燃機関
   用点火装置において、 前記信号発電機の回転子の１つの誘導子磁極部はその円
   弧角が他の誘導子磁極部の円弧角よりも大きく設定され
   ていて、該１つの誘導子磁極部の円弧角をθ1、内燃機
   関の正回転時に前記１つの誘導子磁極部よりも位相が遅
   れた側に位置することになる隣の誘導子磁極部の円弧角
   をθ3 、該隣の誘導子磁極部と前記１つの誘導子磁極部
   との間のスペースの円弧角をθ2 、内燃機関の逆回転時
   に前記１つの誘導子磁極部よりも位相が遅れた側に位置
   することになる隣の誘導子磁極部と前記１つの誘導子磁
   極部との間のスペースの円弧角をθo としたときに、θ
   o＞θ1 ＞θ2 ＞θ3 の関係が成立するように前記回転
   子の各誘導子磁極部が設けられ、 前記点火制御手段は、 前記矩形波信号が第１のレベルにある期間ＴH と該矩形
   波信号が第２のレベルにある期間ＴL とを逐次比較して
   期間ＴH と該期間ＴH に続いて発生する期間ＴL との間
   にＴH ＞ＴL の関係が成立したときに内燃機関が正回転
   していると判定し、ＴH ＜ＴL の関係のみが成立すると
   きには内燃機関が逆回転していると判定する内燃機関回
   転方向判定手段と、 前記内燃機関回転方向判定手段により内燃機関が逆回転
   していると判定されたときに前記点火回路の点火動作を
   停止させる逆回転時点火動作停止手段とを更に備えてい
   ることを特徴とする内燃機関用点火装置。