JPH0751935B2

JPH0751935B2 - 磁石発電機式内燃機関用無接点点火装置

Info

Publication number: JPH0751935B2
Application number: JP59247248A
Authority: JP
Inventors: 隆道中瀬; 敏裕嵯峨
Original assignee: 日本電装株式会社
Priority date: 1984-11-21
Filing date: 1984-11-21
Publication date: 1995-06-05
Anticipated expiration: 2010-06-05
Also published as: JPS61126374A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は磁石発電機を電源とする内燃機関用無接点点火
装置に関し、特に始動時等の回路用電源電圧の上昇過程
においても安定した点火動作を行なう電子式内燃機関用
無接点点火装置に関するものである。

（従来の技術）従来は、機関の回転に同期して、機関の１回転に付き１
回の正・負の信号電圧を発生するセンサを設け、このセ
ンサ信号の正方向電圧を第１固定角度信号S₁として用い
ると共に、この第１の固定角度信号S₁の立ち上がり位置
θ_Ｈを高速固定位置と一致させ、また負方向電圧を第２
の固定角度信号S₂として用いると共に、この第２の固定
角度信号S₂の立ち上がり位置θ_Ｌを低速固定位置と一致
させ、進角演算回路は、前記第２の固定角度信号S₂の立
ち下がり位置θ_Ｌから、定電流で演算用コンデンサを充
電し、第１の固定角度信号Ｓ位置の立ち上がり位置θ_Ｈ
からは、定電流で放電させることにより三角波を発生さ
せ、この三角波の下降部が、基準電圧V_Sと一致する位置
を点火時期とする。また、始動時等のアイドリング状態
の低速時は、回路用電源電圧が十分に得られない為、第
２の固定角度信号S₂であるセンサ信号の負方向電圧で直
接点火用サイリスタを駆動して、低速固定位置θ_Ｌを点
火時期とし、中速の進角途上の回転数においては、進角
演算回路の三角波の下降部が基準電圧V_Sと交差する位置
を点火時期とし、そして三角波の上昇部が基準電圧V_Sに
達しない高速時は、高速固定位置θ_Ｈを点火時期とする
電子式の内燃機関用無接点点火装置が提案されている。

しかし、この装置では、始動時、回路用電源電圧の上昇
過程では過進角となり、機関が圧縮を乗り越えられずに
上死点手前で逆転し、ケッチンが発生したり、あるいは
機関が破損することがある。この原因は第３図に示すご
とく、例えば回路用電源電圧が一定値（飽和値）の場合
（第３図（Ａ）中、破線で示す）、演算用コンデンサ電
圧の三角波（第３図（Ｃ）の破線で示す）の下降部は基
準電圧V_Sと交差せず、点火位置は低速固定位置θ_L1,θ
_L2であるが、それに対し、始動時等の回路用電源電圧の
上昇過程（第３図（Ａ）の実線で示す）では、三角波の
電圧値は低くなる（第３図（Ｃ）の実線で示す）ため、
低速固定位置θ_L1,θ_L2よりも大きく進んだθ_F1,θ_F2の
_１三角波の下降部は基準電圧V_Sに達し、この位置が点火
時期となることによる。ここでθ_Ｆの位置は、三角波の
上昇開始位置から、下降部のV_Sと交差する位置までの、
電源電圧上昇分が大きい程、進角側となる。この過進角
により、前記問題が発生する。また、コンデンサと、こ
のコンデンサの定電流充電回路、及び比較器から成る回
転数検出回路を備え、設定回転数以下では点火信号を消
す回路が公知となっている（例えば特開昭57−20559号
公報）。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、この回路を応用した場合でも、前述と同様始動
時等の回路用電源電圧が上昇過程ではコンデンサ電圧が
低くなる為、設定回転数以上と判定し、禁止回路として
の正常な機能をはたすことができないという問題があ
る。

そこで本発明は、回路用電源電圧上昇過程においても過
進角することなく、低速回転位置で確実に点火できるよ
うにするものである。

（問題点を解決するための手段）そのため本発明は、内燃機関により駆動される磁石発電
機と、内燃機関の回転と同期して第１の基準角度位置お
よび第２の基準角度位置を検出するセンサと、進角演算
用コンデンサを含み、前記第２の基準角度位置から第１
の基準角度位置まで前記演算用コンデンサを充電し、前
記第１の基準角度位置からはこの充電々荷を放電させる
ことにより三角波を形成して、この三角波の下降部が基
準電圧となった時を進角途上の点火時期とする進角演算
回路と、前記磁石発電機の発生出力を電源として定電圧
を前記進角演算回路に供給するための定電圧電源回路と
を備える磁石発電機式内燃機関用無接点点火装置におい
て、前記進角演算回路による進角開始回転数に対応する
設定電圧を上記定電圧のもとで発生するように分圧比が
設定された分圧回路と、前記演算用コンデンサもしくは
前記センサにより検出される角度位置に同期して前記定
電圧電源回路により充放電される別のコンデンサの充電
電圧と前記分圧回路で発生される設定電圧とを比較し、
前記充電電圧により示される回転数が前記設定電圧によ
り示される設定回転数以下である低回転状態を判定する
比較回路と、前記比較回路において前記低回転状態が判
定されるとき前記進角演算回路の入力もしくは出力を制
御して低速固定位置を点火時期とする点火時期固定回路
と、前記分圧回路の分圧抵抗に並列接続され、前記分圧
回路で発生される設定電圧の上昇を遅らせて前記定電圧
電源回路の電源電圧が上記定電圧に達するまでの上昇過
程では前記比較回路における判定を前記低回転状態に固
定する補正コンデンサとを備えることを特徴とする磁石
発電機式内燃機関用無接点点火装置という技術的手段を
採用する。

（作用）以上に述べた本発明の構成による作用を説明する。

進角演算回路は、演算用コンデンサの充電電圧が第１の
基準角度位置から下降する過程で、その電圧が基準電圧
となったときを進角途上の点火時期とする。これによ
り、内燃機関の回転数が進角開始回転数より高いときに
は回転数に応じて進角した点火時期が得られる。

一方、内燃機関の回転数が進角開始回転数より低い低回
転状態は比較回路で判定される。この判定は、演算用コ
ンデンサもしくはセンサにより検出される角度位置に同
期して定電圧電源回路により充放電される別のコンデン
サの充電電圧と分圧回路で発生される設定電圧とを比較
して行われる。そして比較回路において低回転状態が判
定されると、点火時期固定回路は進角演算回路の入力も
しくは出力を制御して低速固定位置を点火時期とする。

さらに分圧回路の分圧抵抗に並列接続される補正コンデ
ンサは、分圧回路が発生される設定電圧の上昇を遅らせ
るので、定電圧電源回路の電源電圧が上昇定電圧に達す
るまでの上昇過程では比較回路における判定を低回転状
態に固定する働きをする。このため、電源電圧の上昇過
程では低回転状態での固定位置が点火時期とされる。

（実施例）以下、本発明による磁石発電機式内燃機関用無接点点火
装置を実施例に従って詳細に説明する。

磁石発電機を用いた単気筒４サイクル内燃機関用電子式
無接点点火装置に本発明を適用した場合について説明す
る。第２図は本発明による磁石発電機式内燃機関用無接
点点火装置の回路を示す。

第２図において、磁石発電機のコンデンサ充電コイル１
の正方向出力（図中矢印方向）は、第１の電源回路40を
構成する、ダイオード41,抵抗42を介して、電源用コン
デンサ43を充電し、このコンデンサ43の充電々圧のピー
ク値を、ツェナーダイオード44によって一定値に抑えて
いる。前記コンデンサ43の充電々荷を第１の直流電源と
する。

２はセンサ、3,4はダイオード、７はサイリスタ、８は
主コンデンサ、９は点火コイル、9a,9bは、点火コイル
９の１次コイルと２次コイル、10は点火栓でこれらによ
り公知のコンデンサ放電式点火回路を構成する。

点火時期制御回路11にはコンデンサ23の充電電圧、及び
センサ２の信号電圧が入力として加わり、サイリスタ７
をトリガする信号電圧を出力するものである。また、ダ
イオード5,6,12は、サイリスタ７のトリガ信号として
の、点火時期制御回路11の出力信号とセンサ２の一方向
の出力信号とのOR回路を構成する。

第４図は第２図に示されるセンサ２の構成図である。

第４図において磁石発電機の磁性体製ロータ20の外周に
は、必要進角幅だけの機械角をもった幅の広い突起21が
設けられており、ロータ20の外周に配置した永久磁石23
と信号コイル24とを有する電磁ピックアップよりなるセ
ンサ２にはロータ20の１回転につき１サイクルの信号電
圧が必要進角幅丈ずれて正、負に発生する。

第１図は第２に示される点火時期制御回路11の内部回路
図を示す。第１図においてコンデンサ43の電圧は脈流と
なるため、これを定電圧回路50により安定化し、定電圧
V⁺を得る。この定電圧V⁺は比較器、論理回路、定電流回
路、フリップフロップ、ゲート回路等で構成される進角
演算回路30、回転数検出回路950、その他回路の電源と
して用いられる。センサ２の出力は抵抗器101,102,103
により適当な値でバイアスされた後、比較器100,200の
入力とする。比較器100の他の一方の入力は、抵抗器104
と抵抗器105の接続点に接続され、また比較器200の他の
一方の入力は接地されている。そして、比較器100の出
力は回転数検出回路950（後述する）を通してフリップ
フロップ300のセット信号とし、また、比較器200の出力
はフリップフロップ300のリセット信号とする。ここ
で、フリップフロップ300のセット信号の立ち上がり位
置は、高速固定進角位置θ_Ｈと一致させ、リセット信号
の立ち上がり位置は低速固定進角位置θ_Ｌと一致させて
いる。演算用コンデンサ108はアナログスイッチ600及び
700が共に聞いている状態では、定電流回路400により定
電流icで充電され、逆にスイッチ600が閉じ、スイッチ7
00が開いている状態では第１図の如く定電流ic及びidが
流れるが、ここでid＞icとなるように設定してあるた
め、演算用コンデンサ108の電荷は定電流id−icで放電
することになる。スイッチ600はフリップフロップ300の
Ｑ出力が“1"のとき閉じるように構成されており、スイ
ッチ700はOR回路910の出力が“1"の時に閉じるように構
成されている。定電圧V⁺は抵抗器106,107により分圧さ
れ、抵抗器107の両端電圧を基準電圧V_Sとし、この基準
電圧V_Sと演算用コンデンサ108の電圧とを比較器800の入
力とし、比較器800の出力とフリップフロップ300のＱ出
力とはAND回路900に接続され、AND回路900の出力とフリ
ップフロップ300のリセット信号とはOR回路910に接続さ
れている。そしてOR回路910の出力を点火信号とすると
共に、OR回路910の出力が“1"の時、スイッチ700を閉
じ、演算用コンデンサ108の電荷を瞬時に放電させる。

回転数検出回路950は定電圧V⁺を抵抗器951,952およびコ
ンデンサ953のCR直並列回路により分圧し、抵抗器952の
両端電圧を基準電圧V_Pとし、この基準電圧V_Pを比較器96
0の＋入力とし、演算用コンデンサ108の電圧を−入力と
し、比較器960の出力と比較器100の出力とをAND回路970
の入力とし、AND回路970の出力をフリップフロップ300
のセット信号としている。ここで、コンデンサ953によ
って設定回転数変更手段を構成する。

以上に記載された如く構成された点火時期制御回路11の
動作を第５図に示される波形図で説明するが、初めに従
来回路で説明し、その後、本発明の回転数検出回路950
がある場合の動作を説明する。センサ２には第５図
（Ａ）の如く、ロータ20の１回転につき１サイクルの信
号電圧が発生する。この信号電圧の正方向電圧と同期し
て比較器100の出力に第５図（Ｂ）の如く、パルス信号
が発生し、また負方向電圧と同期して比較器200の出力
に第５図（Ｃ）の如く、パルス信号が発生する。比較器
100の出力はフリップフロップ300のセット信号とし、比
較器200の出力はフリップフロップ300のリセット信号と
する。セット信号の立ち上がり位置は高速固定進角位置
θ_Ｈと、リセット信号の立ち上がり位置は低速固定進角
位置θ_Ｌとそれぞれ一致させているので、フリップフロ
ップ300のＱ出力は第５図（Ｄ）の如く、高速固定進角
位置θ_Ｈで“1"に立ち上がり、低速固定進角位置θ_Ｌで
“0"に立ち下がる。フリップフロップ300のＱ出力が
“1"の時スイッチ600は閉じるため、定電流icにより充
電されていた演算用コンデンサ108の電荷はセット信号
の立ち上がり位置（高速固定進角位置）より定電流id−
icで放電し始め、演算用コンデンサ108の電圧は低下し
始める。そして、この電圧と抵抗器106,107により設定
された基準電圧V_Sとを比較器800の入力とし〔演算用コ
ンデンサ108の電圧＜抵抗器106,107の分圧点の電圧V_S〕
の時、比較器800の出力は“1"となる（第５図
（Ｇ））。第５図（Ｇ）は中速の進角時の状態を表わす
ものであり、低速固定進角等、及び高速固定進角時の状
態については後述する。比較器800の出力とフリップフ
ロップ300のＱ出力とはAND回路900を介し、AND回路900
の出力は、第５図（Ｈ）の如くになる。そして、AND回
路900の出力とフリップフロップ300のリセット信号とは
OR回路910を介し、OR回910の出力（第５図（１））がサ
イリスタ７をトリガさせるための点火信号となると共
に、点火信号が“1"となると、スイッチ700は閉じるの
で、演算用コンデンサ108の電荷は点火信号の立ち上が
り位置で瞬時に放電する。そして、スイッチ600および7
00が共に開く位置、すなわち点火信号の立ち下がり位置
より演算用コンデンサ108は再び定電流icで充電が開始
され、演算用コンデンサ108の電圧は第５図（Ｆ）の如
く変化する。

第６図は第１図に示される演算用コンデンサ108の波形
図を示す。低速固定進角時、中速進角時、高速固定進角
時の各状態での演算用コンデンサ108の電圧は第６図
N_L、N_M、N_Hの如くになる。すなわち、低速固定進角時は
演算用コンデンサ108の充電時間が長いため、第６図のN
_Lの如く高速固定進角位置θ_Ｈでの電圧が高くなり、基
準電圧V_Sまで電圧が低下する位置は低速固定進角位置θ
_Ｌより遅れるが、センサ２の負方向信号電圧により低速
固定進角位置θ_Ｌで点火が行われる。そして、回転が上
昇すると充電時間が短くなるため、θ_Ｈでの演算用コン
デンサ108の電圧は低くなり、このため、基準電圧V_Sま
で低下する位置も徐々に進角側に移行し、やがてθ_Ｌよ
り進みとなる。つまり、ある回転数まで上昇すると、低
速固定進角位置θ_Ｌより進角し始める。この状態が第６
図のN_Mである。更に回転が上昇すると、点火時期は高速
固定進角位置θ_Ｈに近づいていき、やがて演算用コンデ
ンサ108の電圧は第６図のN_Hの如く、θ_Ｈでも基準電圧V
_Sより低くなる。この状態では比較器800の出力は常に
“1"となり、点火時期はフリップフロップ300のＱ出力
が“1"に立ち上がる位置、すなわち高速固定進角位置θ
_Ｈとなる。つまり回転がこれ以上上昇しても点火時期は
θ_Ｈで固定となる。

次に本発明の回転数検出回路950の電源電圧一定時の動
作について、第６図に示す演算用コンデンサ108の電圧
で説明する。第６図で、N_Iはアイドリング回転時、N_Oは
進化開始時を表している。N_O時にθ_Ｈの位置における演
算用コンデンサ108の電圧がV_P′になるとすると、第１
図の比較器960の＋入力には、V_P′より若干高い電圧V_P
があらかじめ設定してあって、印加してある（V_Pは定電
圧V⁺を抵抗器951,952,コンデンサ953のCR直並列回路に
より分圧して得られる）。そして、この比較器960の−
入力は、演算用コンデンサ108に接続してあるので、例
えば、第６図のN_I（アイドリング回転）時はθ_Ａ〜θ_Ｌ
の間、比較器960の出力は“0"となる。

この比較器960の出力と、比較器100の出力（第１の固定
角度信号）とがAND回路970の入力となる為、N_I時は比較
器100の出力、すなわち第１の固定角度信号は、フリッ
プフロップ300のセット信号とならない。この為、フリ
ップフロップ300のＱ出力は“0"のままで変化しないの
で、演算用コンデンサ108は、θ_Ｈより放電せず、第６
図のN₁時に示す如くの波形となる（従来回路では、第６
図の点線の如くになる）。従って、第１の固定角度位置
θ_Ｈから、演算用コンデンサ108が放電しないので、基
準電圧V_Sに達することなく、必ず、低速固定位置θ_Ｌで
点火が行われる。

そして、進角開始回転数N_Oより、やや低い回転数で、比
較器100の出力（第１の固定角度信号）がフリップフロ
ップ300のセット入力となる為、これ以上の回転数にお
いては、従来回路と同じ動作となる。

次に本発明の回転数検出回路950の始動時等における回
路用電源電圧上昇過程での動作について、第７図を用い
て説明する。第７図の実線は始動時における進角開始回
転数N_O以下のアイドリング回転数N₁での回路用電源電圧
上昇過程を示す。（Ａ）は電源電圧V⁺、（Ｂ）はセンサ
２の信号電圧、（Ｃ）は演算用コンデンサ108の電圧で
ある。該電圧は、電源電圧V⁺が一定値（飽和値）の場合
（第７図の破線で示す）にくらべて、電源電圧V⁺の上昇
過程は低い値となる。ここで、回転数検出回路950の比
較器960の＋入力に、抵抗951,952による分割電圧V_P′の
基準電圧として入力する場合（第７図（Ｃ）の二点鎖線
で示す）、θ_H1,θ_H2での第１の固定角度信号はフリッ
プフロップ300のセット信号となり、演算用コンデンサ1
08はθ_H1,θ_H2より放電する為、三角波下降部が基準電
圧V_Sと交差するθ_F1,θ_F2が点火時期となり、過進角と
なる。すなわち回転数検出回路950が禁止回路としての
正常な機能をはたしていない。これに対して、本実施例
のごとく、電源電圧の飽和時間よりも大きなCR時定数を
有した、抵抗951,952,コンデンサ953によるCR直並列回
路の分割電圧V_P（第７図（Ｃ）の一点鎖線で示す）を基
準電圧として前期比較器960に入力する場合、θ_H1,θ_H2
での第１の固定角度信号はフリップフロップ300のセッ
ト信号とはなりえず、第１の固定角度位置θ_H1,θ_H2か
ら、演算用コンデンサ108が放電しないので、基準電圧V
_Sに達することがなく、必ず、低速固定位置θ_L1,θ_L2で
の点火が行われる。

また、上述の実施例によれば、充電電流に比べて数倍大
きな放電電流が、機関始動時、低速時に阻止されること
になるため、消費力の低減が可能となり、電源電圧の飽
和時間が短くなるばかりでなく、特に低速時において発
生出力が低下する磁石発電機を点火電源とする点火装置
においては点火性能を向上できるという効果がある。

また、第１図では回転数検出回路950としてAND回路970
を備えているが、一般に比較器の出力はオープンコレク
タとなっているので、第８図の如く、AND回路970を省略
して比較器960の出力と比較器100の出力とを共通に接続
してフリップフロップ300のセット信号としても良い。
この場合、比較器960の出力トランジスタTrで、比較器1
00の出力を吸い込むようにしてある。

また、第９図に示す如く、比較器200の出力によって低
速固定位置にて閉じるアナログスイッチ750によりリセ
ットされて、定電流回路450により定電流で充電される
制御コンデンサ109を設けて、この制御コンデンサ109の
出力を比較器960の−入力に加え、低速回転時に制御コ
ンデンサ109の電圧か抵抗器951,952,コンデンサ953によ
り決まる設定値より高くなることによって、比較器960
の出力を“0"とするようにしてもよい。ここで、定電流
回路450の代わりに抵抗器を用いて制御コンデンサ109を
飽和曲線で充電するようにしてもよい。又、回転数検出
回路950によって進角演算回路30の入力を制御するので
なく、公知例（例えば特開昭57−20559号公報）の如く
出力側を制御するようにしてもよい。又、回路用電源の
供給源として、磁石発電機のコンデンサ充電コイルの負
方向出力を用いてもよい。

（発明の効果）以上に述べたように本発明によると、内燃機関の回転数
が進角開始回転数より高いときには回転数に応じて進角
した点火時期が得られるとともに、内燃機関の回転数が
進角開始回転数より低い低回転状態のときには低速固定
位置を点火時期とすることができる。しかも、定電圧電
源回路の電源電圧が上記定電圧に達するまでの上昇過程
では、上記低回転状態の判定のために設けられる分圧回
路の分圧抵抗に補正コンデンサを並列接続して、上記低
回転状態の判定のために設けられた比較回路の判定を低
回転状態に固定するようにしたため、低回転状態を判定
するための回路を利用した簡単な構成で電源電圧の上昇
過程でも確実に低速固定位置を点火時期とすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例における点火時期制御回
路の詳細回路を示す電気回路図、第２図は上記実施例の
全体構成を示す電気回路図、第３図は従来装置の作動説
明に供する各部波形図、第４図は上記実施例におけるセ
ンサ部分の構造を示す模式斜視図、第５図及び第７図は
上記実施例の作動説明に供する各部波形図、第６図は上
記実施例における演算用コンデンサの波形図、第８図及
び第９図は上記点火時期制御回路の他の２つの実施例を
それぞれ示す要部電気回路図である。２……センサ、11……点火時期制御回路、30……進角演
算回路、40,50……電源回路を構成する第１の電源回路
と定電圧回路、108……演算用コンデンサ、109……制御
用コンデンサ、950……回転数検出回路、951,952……抵
抗、953……設定回転数変更手段をなすコンデンサ、960
……比較器、980,981……設定回転数変更手段を構成す
る基準電圧制御回路とトランジスタ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関により駆動される磁石発電機と、
内燃機関の回転と同期して第１の基準角度位置および第
２の基準角度位置を検出するセンサと、進角演算用コン
デンサを含み、前記第２の基準角度位置から第１の基準
角度位置まで前記演算用コンデンサを充電し、前記第１
の基準角度位置からはこの充電々荷を放電させることに
より三角波を形成して、この三角波の下降部が基準電圧
となった時を進角途上の点火時期とする進角演算回路
と、前記磁石発電機の発生出力を電源として定電圧を前
記進角演算回路に供給するための定電圧電源回路とを備
える磁石発電機式内燃機関用無接点点火装置において、
前記進角演算回路による進角開始回転数に対応する設定
電圧を上記定電圧のもとで発生するよう分圧比が設定さ
れた分圧回路と、前記演算用コンデンサもしくは前記セ
ンサにより検出される角度位置に同期して前記定電圧電
源回路により充放電される別のコンデンサの充電電圧と
前記分圧回路で発生される設定電圧とを比較し、前記充
電電圧により示される回転数が前記設定電圧により示さ
れる設定回転数以下である低回転状態を判定する比較回
路と、前記比較回路において前記低回転状態が判定され
るとき前記進角演算回路の入力もしくは出力を制御して
低速固定位置を点火時期とする点火時期固定回路と、前
記分圧回路の分圧抵抗に並列接続され、前記分圧回路で
発生される設定電圧の上昇を遅らせて前記定電圧電源回
路の電源電圧が上記定電圧に達するまでの上昇過程では
前記比較回路における判定を前記低回転状態に固定する
補正コンデンサとを備えることを特徴とする磁石発電機
式内燃機関用無接点点火装置。
【請求項２】前記点火時期固定回路は、前記進角演算回
路への前記第１の基準角度位置を示す信号の入力を阻止
し、前記演算用コンデンサの放電を阻止することを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の磁石発電機式内燃機
関用無接点点火装置。