JPH0672592B2 - 内燃機関用点火装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、コンデンサ放電式の内燃機関用点火装置に関
するものである。

［従来の技術］ 内燃機関においては、始動回転領域ではケッチンを防止
するために遅角した位置で点火動作を行わせ、中高速領
域では機関の出力を向上させるために回転速度の上昇に
伴って点火位置を進角させている。

従来の内燃機関用点火装置では、この様な特性を得るた
めに内燃機関と同期回転する信号発電機内に設けられた
パルサコイルを用いて、該パルサコイルの出力で点火位
置を定めていたが、最近機関の小形化を進めるために付
属部品を極力小形に構成することが要求されるようにな
り、パルサコイルを省略することが必要とされる場合が
多くなった。

そこで最近では、点火電源として用いるエキサイタコイ
ルの正の半サイクルの出力で点火エネルギーを得、該エ
キサイタコイルの負の半サイクルの出力を点火位置を定
めるための信号として用いて、該エキサイタコイルの負
の半サイクルの出力が所定のトリガレベルに達した時に
半導体スイッチをトリガして点火動作を行わせるように
したパルサレス方式の点火装置が多く用いられるように
なった。

［発明が解決しようとする問題点］ パルサレス方式の内燃機関用点火装置において、エキサ
イタコイルの負の半サイクルの出力が所定のトリガレベ
ルに達した時に点火動作を行わせるようにした場合、第
３図に示すように回転速度Ｎの上昇に伴って点火位置θ
ｉを直線的に進角させる特性を得ることができなかった
ため、直線的な進角特性を必要とする機関の要求に応え
ることができなかった。

またエキサイタコイルの負の半サイクルの出力が所定の
トリガレベルに達した時に点火動作を行わせるようにし
た場合には、エキサイタコイルの負の半サイクルの角度
幅の1/2に相当する角度が最大進角幅となるため、必要
な進角幅が異なる毎にエキサイタコイルを設ける磁石発
電機の構成を異ならせる必要があり、設計が面倒になる
という問題があった。

本発明の目的は、内燃機関の回転に伴って点火位置を直
線的に進角させる特性を得ることができる上に、回路定
数を調整することにより進角幅の調整を容易に行うこと
ができるようにしたパルサレス方式の内燃機関用点火装
置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、内燃機関の回転に同期して交流電圧を誘起す
るエキサイタコイルと、点火コイルと、該点火コイルの
１次側に設けられエキサイタコイルの正の半サイクルの
出力により充電される点火エネルギー蓄積用コンデンサ
と、導通した際に点火エネルギー蓄積用コンデンサの電
荷を点火コイルの１次コイルに放電させるように設けら
れたサイリスタと、内燃機関の点火位置でサイリスタに
点弧信号を与えるサイリスタ点弧回路とを備えた内燃機
関用点火装置において、直線的な進角特性を得ることが
できるようにするとともに、進角幅の調整を容易に行わ
せることができるようにしたものである。

そのため、本発明においては、上記サイリスタ点弧回路
を、エキサイタコイルの出力を整流して直流定電圧を得
る電源回路と、該電源回路を電源としてエキサイタコイ
ルの負の半サイクルの開始位置よりも位相が進んだ定位
置から第１の積分コンデンサを一定の割合いで充電し、
エキサイタコイルの正の半サイクルの開始位置で該第１
の積分コンデンサの電荷を放電させて該第１の積分コン
デンサの両端に前記定位置からエキサイタコイルの正の
半サイクルの開始位置まで連続的に上昇する三角波形の
第１の積分電圧を得る第１の積分回路と、エキサイタコ
イルの負の半サイクルの出力により第２の積分コンデン
サを充電して該第２の積分コンデンサの両端にエキサイ
タコイルの負の半サイクルの開始位置から連続的に上昇
する三角波形の第２の積分電圧を得る第２の積分回路
と、第１の積分電圧と第２の積分回路とを比較して第２
の積分電圧が第１の積分電圧以上になった時にサイリス
タに点弧信号を供給する点弧信号出力回路とにより構成
した。

［発明の作用］ 上記のように、エキサイタコイルの負の半サイクル出力
により第１及び第２の積分回路に積分動作を行わせて両
積分回路から得られる積分電圧を比較することにより点
火位置決定用の点弧信号を得るようにすると、回転速度
の上昇に応じて点火位置が直線的に進角する特性を得る
ことができ、直線的な進角特性を必要とする機関の要求
に応えることができる。

また上記のように、積分演算により点火位置を決定する
ようにすると、積分定数を調整することにより進角幅を
調整できるため、磁石発電機の構成を変えることなく種
々の進角幅を有する点火装置を得ることができ、点火装
置の設計を容易にすることができる。

［実施例］ 以下添附図面を参照して本発明の実施例を説明する。

第１図は本発明の実施例の全体的構成を示したもので、
同図において１は内燃機関により駆動される磁石発電機
内に設けられて内燃機関の回転に同期して交流電圧を誘
起するエキサイタコイル、２は点火コイルで、点火コイ
ルの１次及び２次コイルの一端は接地されている。３は
点火コイルの１次コイルの非接地側端子に一端が接続さ
れた点火エネルギー蓄積用コンデンサで、このコンデン
サ３の他端はエキサイタコイル１の一端にアノードを接
続したダイオード４のカソードに接続されている。エキ
サイタコイル１の他端はアノードを接地したダイオード
５のカソードに接続され、エキサイタコイル１の正の半
サイクルの出力電圧Ve₁によりダイオード４及び５と点
火コイルの１次コイルとを通してコンデンサ３が図示の
極性に充電されるようになっている。エキサイタコイル
１とダイオード５との直列回路の両端にはアノードを接
地側に向けたダイオード６が並列接続されている。

コンデンサ３とダイオード４との接続点と接地間にカソ
ードを接地側に向けて放電制御用サイリスタ７が接続さ
れ、該サイリスタ７のゲートカソード間には抵抗８が接
続されている。

サイリスタ７にはサイリスタ点弧回路９から点弧信号が
与えられ、該サイリスタが導通した時にコンデンサ３の
電荷を点火コイルの１次コイルに放電して点火コイルの
２次コイルに点火用の高電圧を誘起させる。15は機関の
気筒に取付けられた点火プラグで、この点火プラグは点
火コイル２の２次コイルに接続され、点火コイルの２次
コイルに高電圧が誘起した時に点火プラグ15に火花が生
じて機関が点火される。

上記サイリスタ７に点弧信号を与えるサイリスタ点弧回
路９は、エキサイタコイル１の出力から直流定電圧を得
る電源回路10と、電源回路10の出力で起動される第１の
積分回路11と、エキサイタコイル１の出力で動作する第
２の積分回路12と、第１及び第２の積分回路の出力を入
力として点弧信号を出力する点弧信号出力回路13とから
なっている。

第１の積分回路11は、第１の積分コンデンサと、該積分
コンデンサの充放電を制御する充放電制御回路とを備え
ていて、エキサイタコイル１の負の半サイクルの開始位
置よりも位相が進んだ定位置から第１の積分コンデンサ
を一定の割合いで充電し、エキサイタコイルの正の半サ
イクルの開始位置で該第１の積分コンデンサの電荷を放
電させて該第１の積分コンデンサの両端に前記定位置か
らエキサイタコイルの正の半サイクルの開始位置まで連
続的に上昇する三角波形の第１の積分電圧を発生する。

第２の積分回路12は、エキサイタコイル１の負の半サイ
クルの出力により第２の積分コンデンサを充電して該第
２の積分コンデンサの両端にエキサイタコイルの負の半
サイクルの開始位置からピーク位置まで連続的に上昇す
る三角波形の第２の積分電圧を発生させる。

点弧信号出力回路13は、第１の積分電圧と第２の積分電
圧とを比較して第２の積分電圧が第１の積分電圧以上に
なった時にサイリスタ７に点弧信号を供給する。

第４図を参照すると、第１図の実施例のサイリスタ点弧
回路を具体化した実施例が示されている。第４図の実施
例において、電源回路10は、エキサイタコイル１のダイ
オード４側の端子にアノードが接続されたダイオードD₁
と、ダイオードD₁のカソードに抵抗R₁を通して一端が接
続され他端が接地された電源コンデンサC₁と、コンデン
サC₁の両端に並列接続されたツェナーダイオードZ₁とか
らなっている。この電源回路においては、エキサイタコ
イルの正の半サイクルの出力電圧Ve₁によりダイオードD
₁と抵抗R₁とを通してコンデンサC₁が図示の極性に、ツ
ェナーダイオードZ₁のツェナー電圧まで充電され、該コ
ンデンサC₁の両端に直流定電圧が得られる。

第１の積分回路11は、第１の積分コンデンサCi₁と、ト
ランジスタT₁,T₂、抵抗R₂ないしR₅、コンデンサC₂及び
ダイオードD₂からなるコンデンサCi₁の充放電制御回路
とを備えている。積分コンデンサCi₁の一端は接地さ
れ、該積分コンデンサCi₁の非接地側端子にPNPトランジ
スタT₁のコレクタが接続されている。トランジスタT₁の
エミッタは抵抗R₂を介して電源コンデンサC₁の非接地側
端子に接続され、電源コンデンサC₁の非接地側端子とト
ランジスタT₁のベースとの間に抵抗R₃が接続されてい
る。トランジスタT₁のベースに抵抗R₄の一端が接続さ
れ、該抵抗R₄の他端は接地されている。第１の積分コン
デンサCi₁の非接地側端子にはエミッタが接地されたNPN
トランジスタT₂のコレクタが接続され、該トランジスタ
T₂のベースはコンデンサC₂と抵抗R₅とを通してエキサイ
タコイル１のダイオード４側の端子に接続されている。
またトランジスタT₂のベースエミッタ間にはアノードを
エミッタ側に向けたダイオードD₂が接続されている。

この第１の積分回路においては、電源コンデンサC₁の両
端の電圧によりトランジスタT₁にベース電流が流れて該
トランジスタT₂が導通し、コンデンサC₁側から抵抗R₂と
トランジスタT₂のエミッタコレクタ間とを通して第１の
積分コンデンサCi₁が一定の時定数で充電される。エキ
サイタコイル１が正の半サイクルの出力電圧を誘起する
とエキサイタコイル１から抵抗R₅とコンデンサC₂とを通
してトランジスタT₂にベース電流が流れ、該トランジス
タT₂が導通する。これによりコンデンサCi₁の電荷がト
ランジスタT₂のコレクタエミッタ間を通して放電し、コ
ンデンサCi₁の端子電圧が零になる。エキサイタコイル
１の正の半サイクルの出力電圧がピークに達すると、コ
ンデンサC₂に充電電流が流れなくなってトランジスタT₂
のベース電流が零になるため、該トランジスタT₂が遮断
状態になり、第１の積分コンデンサCi₁の充電が再開さ
れる。従って第１の積分コンデンサCi₁の両端に得られ
る第１の積分電圧Vi₁は、エキサイタコイルの正の半サ
イクルの電圧Ve₁がピークに達する定位置から所定の傾
きで上昇してエキサイタコイルVe₁の正の半サイクルの
立上り位置で零になる波形になる。第１の積分コンデン
サCi₁を充電する時間は、機関の回転速度の上昇に伴っ
て短くなっていくため、第１の積分電圧Vi₁は回転速度
の上昇に伴って低くなっていく。従って機関の回転速度
がN₁及びN₂（＞N₁）の時の第１の積分電圧Vi₁の波形
は、それぞれ第２図（Ａ）に実線及び破線で示したよう
になる。

第２の積分回路12は、第２の積分コンデンサCi₂と、ト
ランジスタT₃と、抵抗R₆ないしR₈とからなっている。積
分コンデンサCi₂の一端は接地され、該積分コンデンサC
i₂の非接地側端子にPNPトランジスタT₃のコレクタが接
続されている。トランジスタT₃のエミッタは抵抗R₆を介
してエキサイタコイル１のダイオード５側の端子に接続
され、エキサイタコイル１と抵抗R₆との接続点とトラン
ジスタT₃のベースとの間に抵抗R₇が接続されている。ト
ランジスタT₃のベースに抵抗R₈の一端が接続され、該抵
抗R₈の他端は接地されている。

点弧信号出力回路13はカソードがサイリスタ７のゲート
に接続されたプログラマブルユニジャンクショントラン
ジスタPutからなり、第１の積分コンデンサCi₁の非接地
側端子及び第２の積分コンデンサCi₂の非接地側端子が
それぞれプログラマブルユニジャンクショントランジス
タPutのアノード及びゲートに接続されている。

第２の積分回路においては、エキサイタコイル１の負の
半サイクルの出力電圧Ve₂によりトランジスタT₃にベー
ス電流が流れて該トランジスタが導通し、エキサイタコ
イル１の負の半サイクルの出力により抵抗R₆及びトラン
ジスタT₃のエミッタコレクタ間を通して第２の積分コン
デンサCi₂が一定の時定数で充電される。従って第２の
積分コンデンサCi₂の両端の電圧Vi₂はエキサイタコイル
の負の半サイクルの立上り位置から所定の傾きで上昇す
る。第２の積分コンデンサCi₂の両端に得られる第２の
積分電圧Vi₂が、第１の積分コンデンサCi₁の両端に得ら
れる第１の積分電圧Vi₂を超えると、プログラマブルユ
ニジャンクショントランジスタPutが導通し、コンデン
サCi₂の電荷をサイリスタ７のゲートカソード間を通し
て放電させる。プログラマブルユニジャンクショントラ
ンジスタの導通によりコンデンサCi₂の両端電圧は零に
戻る。

従って、上記の実施例においては、第２の積分電圧Vi₂
が第１の積分電圧Vi₁を超える位置でサイリスタ７に点
弧信号が与えられ、該サイリスタ７の導通により点火動
作が行われる。

第１の積分電圧は、回転速度の上昇に伴って低くなって
行く。第２の積分電圧も回転速度の上昇に伴って低くな
るが、第２の積分コンデンサの充電時間は第１の積分コ
ンデンサの充電時間に比べて短いため、回転速度の上昇
に伴う第２の積分電圧の低下の割合は、第１の積分電圧
の低下の割合に比べて十分に小さい。従って第２の積分
電圧が第１の積分電圧を超える位置は回転速度の上昇に
伴って進んでいき、回転速度がN₁の時の点火位置をθ_１
とすると、回転速度がN₂（＞N₁）の時の点火位置はθ_１
よりも進角した位置θ_２となる。

上記の実施例においては、点弧信号出力回路13としてプ
ログラマブルユニジャンクショントランジスタを用いた
が、入力電圧の大小関係により出力が反転する電圧比較
回路を用いて、第２の積分電圧が第１の積分電圧を超え
た時に該比較回路の出力を高レベルにすることにより、
サイリスタ７に点弧信号を供給するようにしてもよい。
その場合には、点火位置より位相が遅れた位置で第２の
積分コンデンサを放電させて第２の積分電圧を零に戻す
リセット回路を第２の積分回路に設ける必要がある。こ
のリセット回路は、例えば、第２の積分コンデンサCi₂
の両端にコレクタエミッタ間回路を並列接続したトラン
ジスタと、エキサイタコイルの正の半サイクルの出力の
立上りで該トランジスタを導通させる回路とにより構成
することができる。この様なリセット回路を設けた場合
の第２の積分電圧Vi₂の波形は、エキサイタコイルの負
の半サイクルの立上り位置からそのピーク位置まで所定
の傾きで上昇してそのピーク位置での値を保持し、その
後エキサイタコイルの正の半サイクルの立上り位置で零
に戻る波形になる。

また第４図の実施例において、プログラマブルユニジャ
ンクショントランジスタPutに代えて電圧比較回路を用
いる場合、第２の積分コンデンサCi₂の非接地側端子
を、アノードをコンデンサCi₂側に向けたダイオードを
介して第１の積分回路のトランジスタT₂のコレクタに接
続することにより、第１の積分コンデンサをリセットす
るために設けられたトランジスタT₂を第２の積分コンデ
ンサCi₂をリセットするスイッチとして兼用することも
できる。この場合の第２の積分電圧Vi₂の波形は、エキ
サイタコイルの負の半サイクルの立上り位置から所定の
傾きで上昇して該負の半サイクルのピーク位置で零に戻
る波形になる。

上記の実施例では、第１の積分コンデンサをリセットす
るトランジスタT₂をエキサイタコイルの正の半サイクル
の出力のピーク位置まで導通させることにより、第１の
積分コンデンサの充電をエキサイタコイルの正の半サイ
クルの出力のピーク位置から開始させるようにしている
が、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、
エキサイタコイルの負の半サイクルの開始位置よりも位
相が進んだ定位置から第１の積分コンデンサの充電を開
始させるようにすればよい。例えばエキサイタコイルの
正の半サイクルの立上り位置からコンデンサCi₁の充電
を開始させるようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、エキサイタコイルの負
の半サイクルの出力により第１及び第２の積分回路に積
分動作を行わせて両積分回路から得られる積分電圧を比
較することにより点火位置決定用の点弧信号を得るよう
にしたので、回転速度の上昇に応じて点火位置が直線的
に進角する特性を得ることができ、直線的な進角特性を
必要とする機関の要求に応えることができる。また積分
演算により点火位置を決定するので、積分定数を調整す
ることにより進角幅を調整することができ、磁石発電機
の構成を変えることなく種々の進角幅を有する点火装置
を得ることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の全体的構成を示した回路図、
第２図は本発明の実施例の各部の信号波形を示す波形
図、第３図は本発明により得られる進角特性の一例を示
す線図、第４図は第１図の構成を具体化した実施例を示
す回路図である。 １……エキサイタコイル、２……点火コイル、３……点
火エネルギー蓄積用コンデンサ、７……放電制御用サイ
リスタ、10……電源回路、11……第１の積分回路、12…
…第２の積分回路、13……点弧信号出力回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の回転に同期して交流電圧を誘起
   するエキサイタコイルと、点火コイルと、前記点火コイ
   ルの１次側に設けられ前記エキサイタコイルの正の半サ
   イクルの出力により充電される点火エネルギー蓄積用コ
   ンデンサと、導通した際に前記点火エネルギー蓄積用コ
   ンデンサの電荷を前記点火コイルの１次コイルに放電さ
   せるように設けられた放電制御用サイリスタと、内燃機
   関の点火位置で前記サイリスタに点弧信号を与えるサイ
   リスタ点弧回路とを備えた内燃機関用点火装置におい
   て、 前記サイリスタ点弧回路は、 前記エキサイタコイルの出力を整流して直流定電圧を得
   る電源回路と、 前記電源回路を電源として前記エキサイタコイルの負の
   半サイクルの開始位置よりも位相が進んだ定位置から第
   １の積分コンデンサを一定の割合いで充電し、前記エキ
   サイタコイルの正の半サイクルの開始位置で該第１の積
   分コンデンサの電荷を放電させて該第１の積分コンデン
   サの両端に前記定位置からエキサイタコイルの正の半サ
   イクルの開始位置まで連続的に上昇する三角波形の第１
   の積分電圧を得る第１の積分回路と、 前記エキサイタコイルの負の半サイクルの出力により第
   ２の積分コンデンサを充電して該第２の積分コンデンサ
   の両端にエキサイタコイルの負の半サイクルの開始位置
   から連続的に上昇する三角波形の第２の積分電圧を得る
   第２の積分回路と、 前記第１の積分電圧と第２の積分電圧とを比較して第２
   の積分電圧が第１の積分電圧以上になった時に前記サイ
   リスタに点弧信号を供給する点弧信号出力回路とを具備
   したことを特徴とする内燃機関用点火装置。