JPH1137024A - コンデンサ放電式内燃機関用点火装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】エキサイタコイルの巻数を従来よりも少なくす
ることができるコンデンサ放電式内燃機関用点火装置を
提供する。 【解決手段】エキサイタコイル３の正の半サイクルの誘
起電圧でトランジスタＴＲ1 を通して一方向に充電され
る電源コンデンサＣ1 と、電源コンデンサＣ1 両端の電
圧が設定値に達したときにトランジスタＴＲ1 を遮断状
態にする遮断制御回路４Ａと、電源コンデンサＣ1 の両
端の電圧を昇圧するＤＣ−ＤＣコンバータ６とを設け
て、トランジスタＴＲ1 が遮断したときにエキサイタコ
イル３に誘起する昇圧された電圧と、電源コンデンサＣ
1 の両端の電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ６により昇圧し
て得た電圧とで点火用コンデンサＣi を充電する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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。

【０００２】

【従来の技術】自動二輪車、船外機、スノーモビル等の
内燃機関を点火する点火装置として、交流発電機に設け
られたエキサイタコイルを電源として用いて、該エキサ
イタコイルの出力で点火用コンデンサを充電するように
したコンデンサ放電式の点火装置が用いられている。

【０００３】この種の点火装置は、点火コイルと、点火
コイルの１次側に設けられて点火電源部の出力により一
方の極性に充電される点火用コンデンサと、点火信号が
与えられたときに導通して点火用コンデンサの電荷を点
火コイルの１次コイルを通して放電させるように設けら
れた放電用サイリスタと、内燃機関の点火時期にサイリ
スタに点火信号を与える点火時期制御装置とを備えてい
て、機関の点火時期に点火用コンデンサの電荷をサイリ
スタと点火コイルの１次コイルとを通して放電させるこ
とにより点火コイルの２次コイルに点火用の高電圧を誘
起させるようになっている。

【０００４】この種の点火装置において、交流発電機内
に設けられたエキサイタコイルの出力で直接点火用コン
デンサを充電するようにした場合には、機関の低速時か
ら高速時まで点火用コンデンサを十分高い電圧まで充電
して所定の点火性能を得ようとすると、巻数が多い低速
用のエキサイタコイルと、巻数が比較的少ない高速用の
エキサイタコイルとを用いる必要があるため、磁石発電
機内でエキサイタコイルが占めるスペースが大きくなっ
て他の発電コイルを設けるスペースが少なくなるという
問題があった。また巻数が多い低速用のエキサイタコイ
ルは細い線を用いて多数回巻回する必要があるため、巻
線の作業性が悪い上に、断線等の事故が発生し易いとい
う問題もあった。

【０００５】そこで、上記のような問題を解決するた
め、図２に示す点火装置（特開平３−１６４５６８号）
が提案されている。図２において、１は点火コイルＩＧ
と、点火コイルＩＧの１次側に設けられた点火用コンデ
ンサＣi と、導通した際に点火用コンデンサＣi の電荷
を点火コイルＩＧの１次コイルＬ1 を通して放電させる
ように設けられた放電用サイリスタＴｈi とを備えた点
火回路、２´は内燃機関の点火時期に放電用サイリスタ
Ｔｈi に点火信号Ｖi を与える点火時期制御装置、３は
内燃機関に取り付けられた磁石発電機内に設けられたエ
キサイタコイル、４はエキサイタコイル３の誘起電圧を
昇圧する昇圧回路と点火時期制御装置に電源電圧を供給
する電源回路とを構成する昇圧電源回路、５は内燃機関
に取り付けられた信号発電機内に設けられて、機関の所
定の回転角度位置で点火時期制御装置２´にパルス信号
を与えるパルサコイルである。

【０００６】昇圧電源回路４は、ダイオードＤ1 及びＤ
2 と、抵抗Ｒ1 ないしＲ4 と、トランジスタＴＲ1 と、
電源コンデンサＣ1 と、サイリスタＴｈ1 と、ツェナー
ダイオードＺＤ1 とからなっていて、トランジスタＴＲ
1 によりエキサイタ出力昇圧用スイッチが構成され、抵
抗Ｒ2 ないしＲ4 と、サイリスタＴｈ1 と、ツェナーダ
イオードＺＤ1 とにより、電源コンデンサＣ1 の両端の
電圧が設定値以上になったときにエキサイタ出力昇圧用
スイッチを遮断状態にするように制御する遮断制御回路
４Ａが構成されている。ダイオードＤ1 のカソードとト
ランジスタＴＲ1 のコレクタとの接続点が昇圧電源回路
４の昇圧電圧出力端子となっていて、この出力端子がダ
イオードＤ3 を通して点火用コンデンサＣi のサイリス
タＴｈi側の端子に接続されている。

【０００７】図２に示した点火装置において、エキサイ
タコイル３は、機関の回転に同期して交流電圧を発生す
る。エキサイタコイル３が図示の矢印方向の正の半サイ
クルの電圧を誘起すると、トランジスタＴＲ1 が導通し
てエキサイタコイル３からダイオードＤ1 とトランジス
タＴＲ1 とダイオードＤ2 と電源コンデンサＣ1 とを通
して電流が流れ、電源コンデンサＣ1 が図示の極性に充
電される。電源コンデンサＣ1 の端子電圧が設定値に達
するとサイリスタＴｈ1 が導通するためトランジスタＴ
Ｒ1 が遮断状態になる。これによりエキサイタコイル３
に高い電圧が誘起し、この電圧により点火用コンデンサ
Ｃi が図示の極性に充電される。電源コンデンサＣ1 の
両端に得られる一定の電圧は点火時期制御装置２´の電
源端子に与えられる。

【０００８】点火時期制御装置２´が内燃機関の点火時
期に点火信号Ｖi を発生すると、点火回路１のサイリス
タＴｈi が導通するため、点火用コンデンサＣi に蓄積
された電荷がサイリスタＴｈi と点火コイルＩＧの一次
コイルＬ1 とを通して放電する。この放電により点火コ
イルの鉄心中で大きな磁束変化が生じるため、該点火コ
イルの二次コイルＬ2 に点火用高電圧が誘起する。この
高電圧は機関の気筒に取り付けられた点火プラグＰに印
加されるため、該点火プラグＰに火花が生じ、機関が点
火される。

【０００９】図２の点火装置のように、昇圧電源回路４
を設けて、エキサイタコイル３の誘起電圧を昇圧するよ
うにすると、エキサイタコイル３として巻数の少ないも
のを用いて、点火用コンデンサＣi を充電するための高
い電圧を得ることができるため、エキサイタコイル３を
従来よりも太い導体を用いて巻回することができる。従
って、エキサイタコイルの巻線作業を容易にすることが
できるだけでなく、エキサイタコイルの断線事故が生じ
るのを防ぐことができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】図２に示した従来の点
火装置においては、エキサイタコイル３の誘起電圧が、
ツェナーダイオードＺＤ1 のツェナー電圧により決まる
設定値より低いときに、エキサイタコイル３からダイオ
ードＤ1 とトランジスタＴＲ1 とダイオードＤ2とを通
して電源コンデンサＣ1 に充電電流が流れるため、エキ
サイタコイル３の誘起電圧が設定値より低いときに点火
用コンデンサＣi を充電することができなかった。その
ため、点火動作が開始される回転数をできるだけ低くし
て機関の始動を容易にするためには、機関の回転数が低
いときでも、エキサイタコイル３が設定値以上の電圧を
誘起するようにしておく必要があった。

【００１１】上記のように、図２に示した従来の点火装
置では、機関の回転数が低いときにエキサイタコイルが
ある程度高い電圧を誘起するようにしておく必要がある
ため、エキサイタコイル３の巻数を余り少なくすること
ができないという問題があった。

【００１２】本発明の目的は、エキサイタコイルの巻数
を極力少なくして、機関の低速時に点火用コンデンサを
十分高い電圧まで充電することができるようにしたコン
デンサ放電式の内燃機関用点火装置を提供することにあ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、点火コイル
と、該点火コイルの１次側に設けられた点火用コンデン
サと、点火信号が与えられたときに導通して点火用コン
デンサの電荷を点火コイルの１次コイルを通して放電さ
せるように設けられた放電用サイリスタと、内燃機関の
点火時期に放電用サイリスタに点火信号を与える点火時
期制御装置とを備えたコンデンサ放電式内燃機関用点火
装置に係わるものである。

【００１４】本発明においては、内燃機関と同期回転す
る磁石式交流発電機内に設けられて正負の半サイクルの
電圧を誘起するエキサイタコイルと、該エキサイタコイ
ルが正の半サイクルの電圧を誘起したときに導通するエ
キサイタ出力昇圧用スイッチと、エキサイタコイルの正
の半サイクルの誘起電圧でエキサイタ出力昇圧用スイッ
チを通して一方向に充電される電源コンデンサと、電源
コンデンサの両端の電圧が設定値に達したときにエキサ
イタ出力昇圧用スイッチを遮断状態にする遮断制御回路
と、電源コンデンサの両端の電圧を昇圧するＤＣ−ＤＣ
コンバータと、エキサイタ出力昇圧用スイッチが遮断し
たときにエキサイタコイルに誘起する電圧で点火エネル
ギー蓄積用コンデンサを一方の極性に充電する第１のコ
ンデンサ充電回路と、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力で点
火用コンデンサを充電する第２のコンデンサ充電回路と
を設けた。

【００１５】上記ＤＣ−ＤＣコンバータとしては、例え
ば、電源コンデンサの両端の電圧で一次電流が供給され
る昇圧トランスと、該昇圧トランスの一次コイルに対し
て直列に接続されたスイッチ素子を有して該スイッチ素
子のオンオフ動作により昇圧トランスの一次電流を断続
させるチョッパ用スイッチ回路と、該チョッパ用スイッ
チ回路をオンオフさせるチョッパ用スイッチ駆動回路と
を有して、チョッパ用スイッチのオンオフにより昇圧ト
ランスの二次コイルに昇圧された電圧を出力するように
したものを用いることができる。

【００１６】上記のように、エキサイタコイルの正の半
サイクルの誘起電圧でエキサイタ出力昇圧用スイッチを
通して一方向に充電される電源コンデンサと、電源コン
デンサの両端の電圧が設定値に達したときにエキサイタ
出力昇圧用スイッチを遮断状態にする遮断制御回路と、
電源コンデンサの両端の電圧を昇圧するＤＣ−ＤＣコン
バータとを設けて、エキサイタ出力昇圧用スイッチが遮
断したときにエキサイタコイルに誘起する昇圧された電
圧と、電源コンデンサの両端の電圧をＤＣ−ＤＣコンバ
ータにより昇圧して得た電圧とで点火用コンデンサを充
電するようにすると、エキサイタコイルの誘起電圧が電
源コンデンサの両端の電圧の設定値よりも低いときで
も、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧により点火用コン
デンサを十分に高い電圧まで充電することができるた
め、機関の回転数が低いときに、エキサイタコイルの誘
起電圧が設定値以上になることができなくても、点火動
作を行わせることができる。そのため、エキサイタコイ
ルを通して流しておいた電流を遮断することによりエキ
サイタコイルの誘起電圧を昇圧する回路のみを設けてい
た従来の点火装置よりも、エキサイタコイルの巻数を少
なくすることができ、エキサイタコイルを従来より更に
太い導体を用いて巻回することができる。

【００１７】上記のように構成すると、機関の回転数が
高くなったときに、点火用コンデンサの充電電圧が過大
になるおそれがある。また放電用サイリスタに点火信号
が与えられて該サイリスタが導通する点火動作時に、Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータが電圧を出力していると、放電用サ
イリスタの転流ができなくなるおそれがある。従って、
点火用コンデンサの充電電圧が過大になるのを防ぎ、か
つ放電用サイリスタの転流が失敗するのを防ぐために、
点火用コンデンサの充電電圧が制限値を超えたとき、及
び放電用サイリスタが点火信号によりトリガされて導通
する期間昇圧停止指令信号を発生する昇圧停止指令発生
手段と、昇圧停止指令信号が発生したときにＤＣ−ＤＣ
コンバータの動作を停止させるコンバータ動作停止回路
とを設けておくのが好ましい。

【００１８】上記コンバータ動作停止回路は、放電用サ
イリスタが点火信号によりトリガされて導通する期間、
及び内燃機関の回転数が設定値を超えたときに昇圧停止
指令信号を発生する昇圧停止指令発生手段と、該昇圧停
止指令信号が発生したときにＤＣ−ＤＣコンバータの動
作を停止させるコンバータ動作停止回路とにより構成し
てもよい。

【００１９】なお本明細書においては、エキサイタコイ
ルの出力について「正の半サイクル」及び「負の半サイ
クル」の語を用いているが、エキサイタコイルの正負の
半サイクルは相対的なものであって、エキサイタコイル
に誘起する両半サイクルの電圧のうち、いずれの半サイ
クルを正の半サイクルとするかは任意である。本発明に
おいては、エキサイタコイルに誘起する両半サイクルの
電圧のうち、点火用コンデンサを充電する極性の電圧が
誘起する半サイクルを正の半サイクルとしている。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係わるコンデンサ
放電式内燃機関用点火装置の構成例を示したものであ
る。この点火装置は、点火回路１と、制御装置２と、機
関により駆動される磁石発電機内に設けられたエキサイ
タコイル３と、昇圧電源回路４と、機関に取り付けられ
た信号発電機内に設けられたパルサコイル５と、ＤＣ−
ＤＣコンバータ６と、点火用コンデンサの充電電圧を検
出する電圧検出回路７と、コンバータ動作停止回路８と
を備えており、エキサイタコイル３の昇圧された誘起電
圧及びＤＣ−ＤＣコンバータ６の出力電圧がそれぞれダ
イオードＤ3 及びＤ4 を通して点火回路１に与えられて
いる。

【００２１】点火回路１は、点火コイルＩＧと、点火用
コンデンサＣi と、放電用サイリスタＴｈi と、ダンパ
ダイオードＤi とにより構成されている。図示の例で
は、点火コイルＩＧの一次コイルＬ1 及び二次コイルＬ
2 の一端が共通接続され、一次コイルの他端が接地され
ている。点火コイルＩＧの一次コイルの非接地側の端子
に点火用コンデンサＣi の一端が接続され、該点火用コ
ンデンサＣi の他端と接地間に放電用サイリスタＴｈi
が、そのカソードを接地側に向けた状態で接続されてい
る。ダンパダイオードＤi は点火コイルの一次コイルＬ
1 の両端に、そのカソードを接地側に向けた状態で接続
され、サイリスタＴｈi のゲートカソード間には抵抗Ｒ
i が接続されている。また点火コイルの二次コイルＬ2
の他端は、機関の気筒に取り付けられた点火プラグＰの
非接地側の端子に高圧コードを通して接続されている。

【００２２】エキサイタコイル３の一端は接地され、該
エキサイタコイルの非接地側端子にダイオードＤ1 を通
してＮＰＮトランジスタＴＲ1 のコレクタが接続されて
いる。トランジスタＴＲ1 のベースエミッタ間には抵抗
Ｒ1 が接続され、トランジスタＴＲ1 のエミッタにはダ
イオードＤ2 のアノードが接続されている。ダイオード
Ｄ2 のカソードと接地間に電源コンデンサＣ1 が接続さ
れ、トランジスタＴＲ1 のベースと接地間にカソードを
接地側に向けたサイリスタＴｈ1 が接続されている。コ
ンデンサＣ1 の両端には、該コンデンサＣ1 の両端の電
圧を検出して電圧検出信号を出力する抵抗分圧回路４０
１を構成する抵抗Ｒ2 及びＲ3 の直列回路が接続され、
該抵抗Ｒ1 及びＲ3 の接続点（分圧回路の分圧出力端
子）とサイリスタＴｈ1 のゲートとの間にツェナーダイ
オードＺＤ1 がそのアノードをサイリスタＴｈ1 のゲー
ト側に向けた状態で接続されている。サイリスタＴｈ1
のゲートカソード間には抵抗Ｒ4 が接続されている。

【００２３】この例では、ダイオードＤ1 及びＤ2 と、
抵抗Ｒ1 ないしＲ4 と、トランジスタＴＲ1 と、電源コ
ンデンサＣ1 と、サイリスタＴｈ1 と、ツェナーダイオ
ードＺＤ1 とにより、昇圧電源回路４が構成されてい
る。この昇圧電源回路においては、トランジスタＴＲ1
によりエキサイタ出力昇圧用スイッチが構成され、抵抗
Ｒ2 及びＲ3 からなる抵抗分圧回路４０１と、サイリス
タＴｈ1 と、ツェナーダイオードＺＤ1 とにより、電源
コンデンサＣ1 の両端の電圧が設定値以上になったとき
にエキサイタ出力昇圧用スイッチを遮断状態にするよう
に制御する遮断制御回路４Ａが構成されている。図示の
例では、ダイオードＤ1 のカソードとトランジスタＴＲ
1 のコレクタとの接続点がダイオードＤ3 のアノードに
接続され、該ダイオードＤ3 のカソードが点火用コンデ
ンサＣi のサイリスタＴｈi 側の端子に接続されてい
る。

【００２４】図示の昇圧電源回路４は、図２に示したも
のと同様のもので、エキサイタコイル３が図示の矢印方
向の正の半サイクルの電圧を誘起したときにトランジス
タＴＲ1 が導通し、エキサイタコイル３からダイオード
Ｄ1 とトランジスタＴＲ1 とダイオードＤ2 とを通して
電源コンデンサＣ1 が図示の極性に充電される。電源コ
ンデンサＣ1 の両端の電圧が設定値以上になると、抵抗
Ｒ3 の両端に得られる電圧検出信号がツェナーダイオー
ドＺＤ1 をブレークダウンする値に達するため、サイリ
スタＴｈ1 に点火信号が与えられて該サイリスタが導通
する。これによりトランジスタＴＲ1 のベース電流が該
トランジスタから側路されるため、トランジスタＴＲ1
が遮断状態になる。トランジスタＴＲ1 が遮断状態にな
ると、エキサイタコイル３を流れていた電流が遮断され
るため、該エキサイタコイルにそれまで流れていた電流
を流し続けようとする向きの高い電圧が誘起する。この
電圧はダイオードＤ1 及びＤ3 とダイオードＤi とを通
して点火用コンデンサＣiに印加されるため、点火用コ
ンデンサＣi が図示の極性に充電される。また電源コン
デンサＣ1 の両端には設定値以下に保たれた直流電圧が
得られる。電源コンデンサＣ1 の両端の電圧は、ＤＣ−
ＤＣコンバータ６と制御装置２の電源端子に与えられて
いる。

【００２５】ＤＣ−ＤＣコンバータ６は、昇圧トランス
６Ａ及びチョッパ用スイッチ回路６Ｂからなる昇圧回路
６Ｃと、チョッパ駆動指令信号発生回路６Ｄと、微分制
御回路６Ｅと、微分回路６Ｆと、反転回路６Ｇとを備え
た回路からなっている。

【００２６】昇圧トランス６Ａは、フェライトコアに一
次コイルＷ1 及び二次コイルＷ2 を巻装したもので、そ
の一次コイルＷ1 の一端は電源コンデンサＣ1 の非接地
側端子に接続されている。一次コイルＷ1 の他端にはチ
ョッパ用スイッチ素子を構成するＦＥＴ（電界効果トラ
ンジスタ）Ｆ1 のドレインが接続され、該ＦＥＴのソー
スは接地されている。Ｄf はＦＥＴのドレインソース間
に存在する寄生ダイオードである。

【００２７】ＦＥＴ Ｆ1 のゲートには抵抗Ｒ5 の一端
が接続され、該抵抗の他端はＮＰＮトランジスタＴＲ2
のエミッタとＰＮＰトランジスタＴＲ3 のエミッタとの
共通接続点に接続されている。トランジスタＴＲ2 のコ
レクタは電源コンデンサＣ1の非接地側端子に接続さ
れ、トランジスタＴＲ3 のコレクタは接地されている。
トランジスタＴＲ2 及びＴＲ3 のベースは共通に接続さ
れ、両トランジスタのベースの共通接続点とトランジス
タＴＲ2 のコレクタとの間に抵抗Ｒ6 が接続されてい
る。トランジスタＴＲ2 及びＴＲ3 と抵抗Ｒ5 及びＲ6
とによりＦＥＴ Ｆ1 を駆動する駆動回路が構成され、
該駆動回路とＦＥＴ Ｆ1 とによりチョッパ用スイッチ
回路６Ｂが構成されている。

【００２８】このチョッパ用スイッチ回路６Ｂにおいて
は、トランジスタＴＲ2 及びＴＲ3のベースの共通接続
点が駆動パルス入力端子となっていて、該入力端子に正
極性の（接地に対して正電位に立ち上がる）駆動パルス
Ｖd が与えられたときにトランジスタＴＲ3 が遮断状態
になり、これによりトランジスタＴＲ2 が導通状態にな
って、電源コンデンサＣ1 からトランジスタＴＲ2 のコ
レクタエミッタ間と抵抗Ｒ5 とを通してＦＥＴ Ｆ1 の
ゲートに駆動信号が与えられるようになっている。ＦＥ
Ｔ Ｆ1 は駆動信号が与えられている間（駆動パルスＶ
d が発生している間）導通して昇圧トランス６Ａに一次
電流を流す。

【００２９】昇圧トランス６Ａの二次コイルＷ2 の一端
はダイオードＤ4 を通して点火用コンデンサＣi とサイ
リスタＴｈi のアノードとの接続点に接続されている。
昇圧トランスの二次コイルＷ2 の他端側にはアノードが
接地された充電電流検出用ダイオードＤ5 が設けられ
て、該ダイオードＤ5 が二次コイルＷ2 に直列に接続さ
れ、エミッタが接地された駆動指令信号発生用トランジ
スタＴＲ4 のベースが抵抗Ｒ7 を通してダイオードＤ5
のカソードに接続されている。トランジスタＴＲ4 のコ
レクタと電源コンデンサの非接地側端子との間、及びト
ランジスタＴＲ4のベースと電源コンデンサＣ1 の非接
地側端子との間にそれぞれ抵抗Ｒ8 及びＲ9 が接続さ
れ、トランジスタＴＲ4 のベース接地間に抵抗Ｒ10が接
続されている。この例では、ダイオードＤ5 と、トラン
ジスタＴＲ4 と、抵抗Ｒ7 〜Ｒ10とにより、チョッパ駆
動指令信号発生回路６Ｄが構成されている。

【００３０】トランジスタＴＲ4 のコレクタには微分制
御用トランジスタＴＲ5 のベースが接続され、トランジ
スタＴＲ5 のベースエミッタ間に抵抗Ｒ11が接続されて
いる。この例では、トランジスタＴＲ5 と抵抗Ｒ11とに
より微分制御回路６Ｅが構成されている。

【００３１】微分制御用トランジスタＴＲ5 のコレクタ
は微分コンデンサＣ2 の一端に接続され、該コンデンサ
Ｃ2 の他端は、エミッタが接地された微分パルス発生用
トランジスタＴＲ6 のベースに接続されている。トラン
ジスタＴＲ6 のベースエミッタ間にはアノードを接地側
に向けたダイオードＤ6 が接続され、微分コンデンサＣ
2 の一端と図示しない電源回路の出力端子との間に抵抗
Ｒ12が接続されている。この例では、微分コンデンサＣ
2 と、微分パルス発生用トランジスタＴＲ6 と、ダイオ
ードＤ6 と、抵抗Ｒ12とにより、微分回路６Ｆが構成さ
れている。

【００３２】反転回路６Ｇは、エミッタが接地されたＮ
ＰＮトランジスタＴＲ7 と該トランジスタのベースに一
端が接続された抵抗Ｒ13びＲ14とからなり、抵抗Ｒ13の
他端は電源コンデンサＣ1 の非接地側端子に接続されて
いる。抵抗Ｒ14の他端は接地され、トランジスタＴＲ7
のベースにトランジスタＴＲ6 のコレクタが接続されて
いる。トランジスタＴＲ7 のコレクタはチョッパ用スイ
ッチ回路６Ｂの駆動パルス入力端子（トランジスタＴＲ
2 及びＴＲ3 のベース）に接続されている。この例で
は、微分制御回路６Ｅと、微分回路６Ｆと、反転回路６
Ｇとにより、チョッパ駆動指令信号が発生したときにト
リガされて所定の時間幅のパルスを駆動パルスＶd とし
て発生するパルス発生回路が構成され、このパルス発生
回路と、チョッパ駆動指令信号発生回路６Ｄとにより、
チョッパ用スイッチ駆動回路が構成されている。

【００３３】制御装置２は、マイクロコンピュータから
なっていて、この制御装置には、パルサコイル５の出力
と、充電電圧検出回路７が出力する充電電圧検出信号と
が入力されている。

【００３４】パルサコイル５は、機関に取り付けられた
誘導子形の信号発電機に設けられていて、機関の特定の
回転角度位置、例えば、機関の最大進角位置または該最
大進角位置よりも僅かに進んだ位置に設定された基準位
置で第１のパルス信号を発生し、該基準位置よりも遅
れ、機関の上死点よりは進んだ位置で、第１のパルス信
号と極性が異なる第２のパルス信号を発生する。これら
第１のパルス信号及び第２のパルス信号は、機関の回転
角度位置情報及び回転数情報を得るための信号として用
いられる。

【００３５】図示の充電電圧検出回路７は、点火用コン
デンサＣi とサイリスタＴｈi のアノードとの接続点と
接地間に接続された抵抗Ｒ15及びＲ16の直列回路からな
っていて、点火用コンデンサＣi とダイオードＤi との
直列回路の両端の電圧を分圧して、抵抗Ｒ16の両端に充
電電圧検出信号を出力する。

【００３６】制御装置２を構成するマイクロコンピュー
タは、所定のプログラムを実行することにより、点火時
期制御手段２Ａと、昇圧停止指令発生手段２Ｂとを実現
する。点火時期制御手段２Ａは、例えば、パルサコイル
５が出力するパルス信号の発生間隔から機関の回転数を
検出する回転数検出手段と、検出された回転数に対して
機関の点火時期を演算する点火時期演算手段と、パルサ
コイル５が基準位置で第１のパルス信号を発生したこと
が検出されたときに演算された点火時期の計測を開始し
て、該点火時期が計測されたときに、点火回路１のサイ
リスタＴｈi に点火信号Ｖi を与える点火信号発生手段
とにより構成される。

【００３７】また昇圧停止指令発生手段は、充電電圧検
出回路７が出力する充電電圧検出信号を所定のサンプリ
ング周期でサンプリングして、サンプリングした充電電
圧検出信号から得られる点火用コンデンサの充電電圧
（端子電圧）を制限値と比較し、充電電圧が制限値を超
えたときに昇圧停止指令信号を発生する。昇圧停止指令
発生手段２Ｂはまた、点火動作時にサイリスタＴｈi が
転流することができなくなるのを防ぐために、放電用サ
イリスタＴｈi が点火信号Ｖi によりトリガされて導通
する期間昇圧停止指令信号Ｖａを発生する。

【００３８】この昇圧停止指令信号Ｖａは、コンバータ
動作停止回路８に与えられている。コンバータ動作停止
回路８は、エミッタが接地され、コレクタが微分コンデ
ンサＣ2 の一端に接続されたＮＰＮトランジスタＴＲ8
と、該トランジスタＴＲ8 のベースエミッタ間に接続さ
れた抵抗Ｒ17と、トランジスタＴＲ8 のベースに一端が
接続された抵抗Ｒ18とからなり、抵抗Ｒ18の他端は制御
装置２の出力ポートに接続されている。

【００３９】なお放電用サイリスタの転流の失敗を防止
するために発生させる昇圧停止指令信号Ｖa は、点火動
作のために放電用サイリスタが導通している期間発生し
ている信号であればよく、例えば、機関の最大進角位置
よりも僅かに位相が進んだ位置で発生し、最小進角位置
よりも所定の角度遅れた位置で消滅する信号であっても
よい。

【００４０】次に図１に示した内燃機関用点火装置の動
作を説明する。図１の点火装置において、最初微分コン
デンサＣ2 の電荷が零であるとする。電源コンデンサＣ
1 の両端に電圧が発生していない状態では、トランジス
タＴＲ2 〜ＴＲ7 が遮断状態にあり、ＦＥＴ Ｆ1 は遮
断状態にあるため、昇圧トランス６Ａは電圧の発生を停
止している。

【００４１】機関のクランク軸が回転させられてエキサ
イタコイル３が電圧を誘起すると、エキサイタコイル３
からダイオードＤ1 とトランジスタＴＲ1 とダイオード
Ｄ2とを通して電源コンデンサＣ1 が図示の極性に充電
される。このコンデンサＣ1の両端の電圧が設定値以上
になるとサイリスタＴｈ1 が導通してトランジスタＴＲ
1 を遮断状態にするため、エキサイタコイル３の誘起電
圧が昇圧される。この昇圧された誘起電圧でダイオード
Ｄ3 とＤi とを通して点火用コンデンサＣi が図示の極
性に充電される。

【００４２】また電源コンデンサＣ1 の両端に電圧が現
れると、該電圧がチョッパ駆動指令信号発生回路６Ｄに
印加される。このとき昇圧トランスの二次コイルＷ2 に
は電流が流れておらず、ダイオードＤ5 の両端には順方
向電圧降下が発生していないため、トランジスタＴＲ4
が導通し、トランジスタＴＲ5 は遮断状態にある。また
このとき電源コンデンサの両端の電圧が抵抗Ｒ12を通し
て微分コンデンサＣ2に印加されるため、微分コンデン
サＣ2 に充電電流が流れる。この充電電流が流れている
間だけトランジスタＴＲ6 が導通するため、該トランジ
スタＴＲ6 のコレクタエミッタ間に高電位からほぼ零電
位まで立ち下がるパルス信号Ｖd ´が発生する。パルス
信号Ｖd ´が発生している間（トランジスタＴＲ6 が導
通している間）だけトランジスタＴＲ7 が遮断状態にな
るため、該トランジスタＴＲ7 のコレクタエミッタ間に
パルス信号Ｖd ´を反転させたものに相当する駆動パル
スＶd が発生する。駆動パルスＶd が発生している間
（トランジスタＴＲ7 が遮断している間）トランジスタ
ＴＲ3 が遮断状態になるため、トランジスタＴＲ2 と抵
抗Ｒ5 とを通してＦＥＴ Ｆ1 に駆動信号が与えられ
る。これによりＦＥＴＦ1 が導通状態になり、昇圧トラ
ンス６Ａに一次電流が流れる。

【００４３】図１の点火装置においては、昇圧トランス
６Ａに一次電流が流れた場合に、トランス６Ａのコアを
流れる磁束が飽和値に近い大きさになるように（飽和は
しないように）、駆動パルスＶd のパルス幅が設定され
る。駆動パルスＶd のパルス幅は、微分回路６Ｆの抵抗
Ｒ12の抵抗値と微分コンデンサＣ2 の静電容量とにより
決まる時定数を調整することにより適宜に設定すること
ができる。

【００４４】駆動パルスＶd が消滅すると、ＦＥＴ Ｆ
1 への駆動信号の供給が停止するため、該ＦＥＴが遮断
状態になり、昇圧トランス６Ａの一次電流が遮断され
る。これにより昇圧トランス６Ａの二次コイルＷ2 に２
００［Ｖ］以上の立ち上がりが速い電圧が誘起し、この
電圧により、ダイオードＤ4 及びＤi を通して点火用コ
ンデンサＣi が図示の極性に充電される。

【００４５】点火用コンデンサＣi の充電電流が流れて
いるときには、充電電流検出用ダイオードＤ5 の両端に
順方向電圧降下（最大で約０．６ボルト）が生じ、この
電圧降下によりトランジスタＴＲ4 のベースエミッタ間
が逆バイアスされるため、該トランジスタＴＲ4 が遮断
状態になり、トランジスタＴＲ5 が導通する。トランジ
スタＴＲ5 が導通すると、微分コンデンサＣ2 →トラン
ジスタＴＲ5 のコレクタエミッタ間→ダイオードＤ6 →
微分コンデンサＣ2 の経路で微分コンデンサＣ2 の電荷
が放電する。昇圧トランスの二次コイルＷ2 から点火用
コンデンサＣiに流れていた充電電流が所定のしきい値
未満になり（ほぼ零になり）、ダイオードＤ5 の両端の
順方向電圧降下が所定レベル未満になると、トランジス
タＴＲ4が導通状態になるため、トランジスタＴＲ5 が
遮断状態になる。トランジスタＴＲ5 が遮断状態になる
と同時に微分コンデンサＣ2 に充電電流が流れるため、
微分回路６Ｆからパルス信号Ｖd ´が発生し、反転回路
２Ｈから駆動パルスＶd が発生する。

【００４６】駆動パルスＶd が発生すると、ＦＥＴ Ｆ
1 に駆動信号が与えられて該ＦＥＴが導通させられるた
め、昇圧トランス６Ａに一次電流が流れる。駆動パルス
Ｖdが消滅してＦＥＴが遮断状態になったときに昇圧ト
ランスの一次電流が遮断し、該トランスの二次コイルＷ
2 に電圧が誘起する。

【００４７】以下同様の動作が繰り返され、点火用コン
デンサＣi の充電電流（昇圧トランスの二次電流）が所
定のしきい値未満（または零）になる毎に一定の時間幅
の駆動パルスＶd が発生する。各駆動パルスが零に立ち
下がる際に昇圧トランスの一次電流が遮断されて、該ト
ランスの二次コイルに電圧が誘起し、該電圧により点火
用コンデンサＣi が段階的に充電されていく。

【００４８】点火用コンデンサＣi の充電が進んでいく
と、該コンデンサＣi に充電電流が流れる時間が短くな
っていくため、ＦＥＴ Ｆ1 の駆動信号の発生間隔が短
くなっていく。従って、点火用コンデンサＣi の充電間
隔は、充電が進むに従って短くなっていき、該コンデン
サＣi の両端の電圧（充電電圧）が上昇していく。

【００４９】点火用コンデンサＣi の充電電圧Ｖciが制
限値に達すると、制御装置２が昇圧停止指令信号Ｖa を
発生するため、トランジスタＴＲ8 が導通し、微分コン
デンサＣ2 の一端をほぼ接地電位に保つ。そのため微分
回路６Ｆがパルス信号Ｖd ´を発生しなくなり、昇圧回
路６Ｃの昇圧動作が停止する。これにより点火用コンデ
ンサＣi の充電が停止し、該コンデンサＣi の充電電圧
が制限値を超えるのが防止される。

【００５０】内燃機関の点火時期に点火時期制御手段２
Ａが点火信号Ｖi を発生すると、放電用サイリスタＴｈ
i が導通するため、点火用コンデンサＣi の電荷がサイ
リスタＴｈi と点火コイルＩＧの一次コイルとを通して
放電する。これにより点火コイルＩＧの二次コイルに点
火用の高電圧が発生し、点火プラグＰに火花が生じて機
関が点火される。

【００５１】点火動作が行われる区間においては、制御
装置２がが昇圧停止指令信号Ｖa を発生するため、昇圧
動作停止回路８のトランジスタＴＲ8 が導通して微分回
路６Ｆの動作を停止させる。これにより、昇圧回路６Ｃ
の動作を停止させて、該昇圧回路から点火用コンデンサ
Ｃi に電圧が印加されるのを防ぐため、サイリスタＴｈ
i のターンオフは確実に行なわれる。

【００５２】上記のように、エキサイタコイル３の正の
半サイクルの誘起電圧でエキサイタ出力昇圧用スイッチ
（図示の例ではトランジスタＴＲ1 ）を通して一方向に
充電される電源コンデンサＣ1 と、電源コンデンサＣ1
の両端の電圧が設定値に達したときにエキサイタ出力昇
圧用スイッチを遮断状態にする遮断制御回路４Ａと、電
源コンデンサＣ1 の両端の電圧を昇圧するＤＣ−ＤＣコ
ンバータ６とを設けて、エキサイタ出力昇圧用スイッチ
が遮断したときにエキサイタコイル３に誘起する昇圧さ
れた電圧と、電源コンデンサＣ1 の両端の電圧をＤＣ−
ＤＣコンバータ６により昇圧して得た電圧とで点火用コ
ンデンサＣi を充電するようにすると、エキサイタコイ
ルの誘起電圧が電源コンデンサＣ1 の両端の電圧の設定
値よりも低いときでも、ＤＣ−ＤＣコンバータ６の出力
電圧により点火用コンデンサＣiを十分に高い電圧まで
充電することができるため、機関の回転数が低いとき
に、エキサイタコイルの誘起電圧が設定値を超えること
ができなくても、点火動作を行わせることができる。

【００５３】図３は点火用コンデンサＣi の充電電圧の
回転数［ｒｐｍ］に対する特性を、本発明に係わる点火
装置と図２に示した従来の点火装置とについて示したも
ので、図３において、曲線ａは図２に示した従来の点火
相における充電電圧と回転数との関係を示し、曲線ｂは
図１に示した本発明に係わる点火装置の充電電圧と回転
数との関係を示している。図３の例では、従来の点火装
置及び本発明に係わる点火装置でそれぞれ用いるエキサ
イタコイルの巻数を同一としている。

【００５４】図３から明らかなように、本発明によれ
ば、機関の回転数が低い領域で、点火用コンデンサの充
電電圧を大幅に高めることができるため、図２に示した
従来の点火装置よりも線径が大きい導体を用いて、エキ
サイタコイルを少ない巻数で巻回しても、点火動作が開
始される回転数を低くすることができる。

【００５５】上記のように、昇圧トランス６Ａの二次電
流を検出して該二次電流が所定のしきい値未満であるこ
と（または該二次電流が零であること）が検出されたと
きにチョッパ用スイッチ回路６Ｂに所定の時間幅の駆動
パルスＶd を与えて昇圧トランス６Ａに一次電流を流す
過程と、駆動パルスＶd の消滅により昇圧トランスの一
次電流が遮断したときに昇圧トランスの二次コイルに誘
起する電圧で点火用コンデンサＣi を一方の極性に充電
する過程とを繰り返すことにより、点火用コンデンサＣ
i を充電する電圧を発生させるようにＤＣ−ＤＣコンバ
ータ６を構成すると、昇圧トランス６Ａに二次電流が流
れているとき、即ち昇圧トランス６Ａの鉄心に磁束が流
れているときに一次電流が流れないため、昇圧トランス
の一次電流が大きくなって該トランスでの消費電力が増
大するのを防いで昇圧回路の効率を高くすることがで
き、昇圧トランスの発熱が増大したり、チョッパ用スイ
ッチ回路６Ｂでの発熱が増大したりするのを防ぐことが
できる。

【００５６】上記の例では、微分回路６Ｆを用いて駆動
パルスＶd を発生させるようにしたが、駆動パルスを発
生する回路の構成は上記の例に限定されない。例えば、
昇圧トランスの二次電流がしきい値未満になって、チョ
ッパ駆動指令信号発生回路６Ｄがチョッパ駆動指令信号
を発生したときに単安定マルチバイブレータをトリガす
ることにより駆動パルスを発生させる構成をとることも
できる。

【００５７】更に上記のように構成すると、昇圧トラン
ス６Ａの二次電流が零になった後直ちに一次電流が流れ
るため、昇圧トランスの負荷が小さくなる（点火用コン
デンサの充電が進んで充電電流が流れる時間が短くな
る）につれて、チョッパ用スイッチ素子（ＦＥＴ）のオ
ンオフの周波数が高くなっていく。従って機関の高速時
に点火用コンデンサの両端の電圧をほぼ直線的に上昇さ
せることができ、点火用コンデンサの充電効率を向上さ
せることができる。

【００５８】上記の例では、チョッパ用スイッチ回路２
Ｂを、ＦＥＴを主のスイッチ素子（昇圧トランスの一次
電流をオンオフするスイッチ素子）として構成したが、
トランジスタ等の他のオンオフ制御が可能なスイッチ素
子を主のスイッチ素子としてチョッパ用スイッチ回路を
構成できるのはもちろんである。

【００５９】上記の例では、遮断制御回路４Ａのスイッ
チとして、サイリスタＴｈ1 を用いているが、この遮断
制御回路４Ａに用いるスイッチはトランジスタ等の他の
オンオフ制御が可能なスイッチ素子で構成してもよい。

【００６０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、エキサ
イタコイルの正の半サイクルの誘起電圧でエキサイタ出
力昇圧用スイッチを通して一方向に充電される電源コン
デンサと、該電源コンデンサの両端の電圧が設定値に達
したときにエキサイタ出力昇圧用スイッチを遮断状態に
する遮断制御回路と、電源コンデンサの両端の電圧を昇
圧するＤＣ−ＤＣコンバータとを設けて、エキサイタ出
力昇圧用スイッチが遮断したときにエキサイタコイルに
誘起する昇圧された電圧と、電源コンデンサの両端の電
圧をＤＣ−ＤＣコンバータにより昇圧して得た電圧とで
点火用コンデンサを充電するようにしたので、エキサイ
タコイルの誘起電圧が電源コンデンサの両端の電圧の設
定値よりも低いときでも、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力
電圧により点火用コンデンサを十分に高い電圧まで充電
することができる。従って、エキサイタコイルを通して
流しておいた電流を遮断することによりエキサイタコイ
ルの誘起電圧を昇圧する回路のみを設けていた従来の点
火装置よりも、エキサイタコイルの巻数を少なくするこ
とができ、エキサイタコイルを従来より更に太い導体を
用いて巻回することができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる点火装置の一構成例を示した回
路図である。

【図２】従来の点火装置の構成を示した回路図である。

【図３】本発明に係わる点火装置と従来の点火装置とに
ついて、点火用コンデンサの充電電圧の回転数に対する
特性を比較して示した線図である。

【符号の説明】

１…点火回路、２…制御装置、３…エキサイタコイル、
４…昇圧電源回路、４Ａ…遮断制御回路、５…パルサコ
イル、６…ＤＣ−ＤＣコンバータ、６Ａ…昇圧トラン
ス、６Ｂ…チョッパ用スイッチ回路、６Ｃ…昇圧回路、
６Ｄ…チョッパ駆動指令信号発生回路、６Ｅ…微分制御
回路、６Ｆ…微分回路、６Ｇ…反転回路、７…充電電圧
検出回路、ＩＧ…点火コイル、Ｃi …点火用コンデン
サ、Ｔｈi …放電用サイリスタ、ＴＲ1 …トランジスタ
（エキサイタ出力昇圧用スイッチ）、Ｆ1 …ＦＥＴ（チ
ョッパ用スイッチ素子）、Ｃ1 …電源コンデンサ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 点火コイルと、前記点火コイルの１次側
   に設けられた点火用コンデンサと、点火信号が与えられ
   たときに導通して前記点火用コンデンサの電荷を前記点
   火コイルの１次コイルを通して放電させるように設けら
   れた放電用サイリスタと、内燃機関の点火時期に前記放
   電用サイリスタに点火信号を与える点火時期制御装置と
   を備えたコンデンサ放電式内燃機関用点火装置におい
   て、 内燃機関と同期回転する磁石式交流発電機内に設けられ
   て正負の半サイクルの電圧を誘起するエキサイタコイル
   と、 前記エキサイタコイルが正の半サイクルの電圧を誘起し
   たときに導通するエキサイタ出力昇圧用スイッチと、 前記エキサイタコイルの正の半サイクルの誘起電圧で前
   記エキサイタ出力昇圧用スイッチを通して一方向に充電
   される電源コンデンサと、 前記電源コンデンサの両端の電圧が設定値に達したとき
   に前記エキサイタ出力昇圧用スイッチを遮断状態にする
   遮断制御回路と、 前記電源コンデンサの両端の電圧を昇圧するＤＣ−ＤＣ
   コンバータと、 前記エキサイタ出力昇圧用スイッチが遮断したときに前
   記エキサイタコイルに誘起する電圧で前記点火エネルギ
   ー蓄積用コンデンサを一方の極性に充電する第１のコン
   デンサ充電回路と、 前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力で前記点火用コンデン
   サを充電する第２のコンデンサ充電回路と、 を具備したことを特徴とするコンデンサ放電式内燃機関
   用点火装置。
2. 【請求項２】 前記点火用コンデンサの充電電圧が制限
   値を超えたとき、及び前記放電用サイリスタが点火信号
   によりトリガされて導通する期間昇圧停止指令信号を発
   生する昇圧停止指令発生手段と、前記昇圧停止指令信号
   が発生したときに前記ＤＣ−ＤＣコンバータの動作を停
   止させるコンバータ動作停止回路とを更に備えているこ
   とを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ放電式内燃
   機関用点火装置。
3. 【請求項３】 前記放電用サイリスタが点火信号により
   トリガされて導通する期間及び前記内燃機関の回転数が
   設定値に達したときに昇圧停止指令信号を発生する昇圧
   停止指令発生手段と、前記昇圧停止指令信号が発生した
   ときに前記ＤＣ−ＤＣコンバータの動作を停止させるコ
   ンバータ動作停止回路とを更に備えていることを特徴と
   する請求項１に記載のコンデンサ放電式内燃機関点火装
   置。