JPS586065B2 - 多気筒内燃機関用点火装置 - Google Patents

多気筒内燃機関用点火装置

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JPS586065B2
JPS586065B2 JP51073037A JP7303776A JPS586065B2 JP S586065 B2 JPS586065 B2 JP S586065B2 JP 51073037 A JP51073037 A JP 51073037A JP 7303776 A JP7303776 A JP 7303776A JP S586065 B2 JPS586065 B2 JP S586065B2
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signal
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flip
coils
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P7/00Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices
    • F02P7/02Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices of distributors
    • F02P7/03Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices of distributors with electrical means
    • F02P7/035Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices of distributors with electrical means without mechanical switching means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P1/00Installations having electric ignition energy generated by magneto- or dynamo- electric generators without subsequent storage
    • F02P1/08Layout of circuits
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はコンデンサ充放電式の多気筒内燃機関用点火装
置に関するものである。
一般にコンデンサ充放電式の点火装置においては、コン
デンサを充電するための電圧を出力するエキサイタコイ
ルと、コンデンサの充放電を制御するサイリスタに点弧
信号を与える信号コイルとを必要とし、通常これらのコ
イルは機関により駆動される多極の磁石式交流発電機内
に配置される。
しかし多極の発電機内に信号コイルを配置すると、機関
のクランク軸の1回転当り複数回の点弧信号が発生する
ため各気筒の点火プラグには1回転当り複数回の火花が
発生し、点火位置以外の位置で無駄火が発生することに
なる。
特に4サイクル内燃機関においては1回転当り複数の火
花が発生すると出力が低下し好ましくない。
そこで、機関の回転に同期して1回転当り各気筒の点火
位置で1回ずつ信号を発生する信号源を特に設けて1回
転当り1回の発火を行なわせるようにした点火装置が用
いられているが、一般にこの種の信号源から得られる信
号の幅は狭いため、進角特性を得る場合のように点火位
置を機関の回転数に応じて変化させる場合に点火位置の
変化巾を大きくとることができない欠点があった。
本発明の目的は、機関の1回転当り1回だけ発火が行な
われるようにして機関の出力の低下を防止するとともに
点火位置の変化幅を十分大きくとることができるように
した内燃機関用点火装置を提供することにある。
以下図示の実怖例により本発明を詳細に説明する。
本発明は一般にn個(nは2以上の整数)の気筒を有す
る内燃機関の点火装置に適用できるが、以下の説明では
3気筒の場合を例にとることにする。
第1図は本発明の一般的構成を示したものでI1〜I3
は内燃機関の第1乃至第3の気筒にそれぞれ対応して設
けられた第1乃至第3の点火コイルP1〜P3はそれぞ
れ点火コイル11〜I3の2次側に接続された第1乃至
第3の気筒の点火プラグである。
第1乃至第3の点火コイルI1〜I3の1次コイルの一
端は接地され、他端は第1乃至第3のコンデンサC1〜
C3の一端に接続されている。
第1乃至第3のコンデンサC1〜C3の他端はそれぞれ
第1乃至第3のサイリスタTh1〜Th3のアノードに
接続され、これらのサイリスタのカソードは接地されて
いる。
そして点火コイルI1〜I3、コンデンサC1〜C3及
びサイリスタTh1〜Th3により第1乃至東3のコン
デンサ充放電式点火回路IG1〜IG3が構成されてい
る。
各点火回路の動作は既に知られている通りであり、後記
するコンデンサ充電用電源からコンデンサC1〜C3が
図示の極性に充電された後、サイリスタTh1〜Th3
のゲートに点弧信号が与えられるとコンデンサC1〜C
3の電荷が点火コイルI1〜I3の1次コイルを通して
放電し、この放電により点火コイルI1〜I3の2次コ
イルに高電圧が発生する。
次に上記点火回路を駆動する電源及び点弧信号供給回路
について説明すると、EC及びSCはそれぞれ内燃機関
と同期回転するように駆動される交流発電機内に配置さ
れたエキサイタコイル及び信号発電コイルで、エキサイ
タコイルECの出力はダイオードD1〜D3を介してコ
ンデンサC1〜C3と点火コイルI1〜I3の1次コイ
ルとの各直列回路の両端に印加されており、エキサイタ
コイルEC及びダイオードD1〜D3により、コンデン
サ01〜C3を図示の極性に充電するコンデンサ充電用
電源が構成されている。
信号発電コイルSCは機関の出力軸の1回転当り少なく
とも3サイクル(気筒数に等しいサイクル)の出力を発
生し、この出力は点弧信号発生回路SGに与えられる。
点弧信号発生回路SGは通常信号発電コイルSCの各サ
イクルに1回ずつ点弧信号を発生し、これらの点弧信号
は第1乃至第3のゲート回路G1〜G3を通して第1乃
至第3のサイリスタTh1〜Th3のゲートにそれぞれ
供給されている。
ゲート回路G1〜G3を所定位置で開くため、トリガ信
号供給用信号源としての第1乃至第3のパルサコイルS
1〜S3が設けられている。
第1乃至第3のパルサコイルS1〜S3はそれぞれ、内
燃機関の出力軸の1回転当り1回ずつ第1乃至第nの気
筒の最大進角位置より僅かに位相が進んだ位置でゲート
回路G1〜G3をトリガするための信号を発生するもの
で、第1乃至第3のパルサコイルS1〜S3から得られ
るトリガ信号はそれぞれ第1乃至第3のゲート回路G1
〜G3のトリガ端子に入力されている。
そして第1乃至第3のゲート回路G1〜G3は、それぞ
れのトリガ端子にトリガ信号が入力される毎に一定期間
だけゲートを開き、このゲートが開いている期間に点弧
信号発生回路SGからの点弧信号が第1乃至第3のサイ
リスタTh1〜Th3に供給される。
したがってゲート回路01〜G3を開く期間を適当に設
定し、ピストンの上死点前最大進角位置より僅かに位相
が進んだ位置でゲート回路G1〜G3を開いて信号発電
コイルSCにより得られる点弧信号をサイリスタTh1
〜Th3のゲートに供給した後信号発電コイルSCから
次の点弧信号が与えられる前にゲート回路G1〜G3を
閉じるようにすれば、各気筒で1回転当り1回の発火を
行なわせることができる。
上記の装置において、点弧信号発生回路SGは信号発電
コイルSCの出力電圧が一定レベル以上になったときに
パルス状の点弧信号を発生する回路である。
信号発電コイルSCの出力は、機関の回転数の増大に伴
って振幅が増大するため、点弧信号発生回路SGが点弧
信号を発生する位相は機関の回転の上昇に伴って進む。
従って第1乃至第3のサイリスタTh1〜Th3が導通
する位相は機関の回転の上昇に伴って進み、点火位置が
進角される。
次に本発明の具体的実施例を説明する。
第2図は本発明で用いるコンデンサ充電用の電源及び信
号源として好適な磁石式交流発電機を示したもので、同
図において1は磁性材料からなるカップ状のフライホイ
ール、2,2,…はフライホイール1の周壁の内周面に
等角度間隔で取付けられた辿状の永久磁石である。
永久磁石2,2,…は内周面に交互に異なる磁極が現わ
れるようにして径方向に着磁され、各永久磁石の内周面
には磁極片3が固着されている。
そしてフライホイール1及び永久磁石2,2,…及び磁
極片3,3,…により6極のフライホイール磁石回転子
が構成されている。
この磁石回転子は通常機関のクランク軸に取付けられる
4は6極の星形環状鉄心5に電機子コイル6a〜6fを
巻装した固定子で、固定子4は固定位置、例えば機関の
ケースに取付けられている。
この実施例では、電機子コイル6a〜6fのうち6aは
エキサイタコイルECとして用いられ、コイル6aに対
して120度だけ回転方向の後方に設けられてコイル6
aと同相の信号を出力するコイル6eが信号発電コイル
SCとして用いられる。
他の電機子コイル6b乃至6d及び6fはヘッドランプ
等の他の負荷を駆動するために用いられる。
トリガ信号を取出すため、フライホイール1の周壁に貫
通孔1aが設けられ、この貫通孔に非磁性材からなるス
ペーサ7が嵌着されている。
また磁石回転子の1つの磁極片3の周方向の一端が延長
され、この延長部3aの先端がスペーサ7を貫通して外
部に露呈されている。
フライホイール1の周囲の固定位置には、延長部3aの
先端とフライホイール1の孔1aの周辺部とに同時に対
向し得るコの字形の鉄心8a〜8cが120度の角度間
隔で配置され、これらの鉄心8a〜8Cにはそれぞれ第
1乃至第3のパルサコイルS1〜S3が巻回されている
第3図は、第1図の点弧信号発生回路SG及びゲート回
路G1〜G3の具体的な構成の一例を示したもので、点
弧信号発生回路SGは、トランジスタ10と、このトラ
ンジスタのコレクタにベースが接続されたトランジスタ
11と、これらのトランジスタのコレクタと直流電源V
c cとの間に接続された抵抗12及び13と、トラ
ンジスタ10のペースエミツタ間に並列接続された抵抗
14と、トランジスタ10のベースに一端が接続された
コンデンサ15と、コンデンサ15の他端とトランジス
タ10のエミツタとにそれぞれカソード及びアノードが
接続されたサイリスタ16と、サイリスク16のゲート
及びアノートにそれぞれアノート及びカソードが接続さ
れたツエナーダイオード17と、サイリスク16のアノ
ードカソード間に並列接続された可変抵抗器18とから
成っており、可変抵抗器18の両端にダイオード19を
介して信号発電コイルSCの出力が印加されている。
ゲート回路G1〜G3はそれぞれフリツプフロツプ回路
FF1〜FF3と、フリツプフロツプ回路FF1FF3
のQ端子に得られる出力が一方の入力端子に供給された
2入力アンド回路A1〜A3とからなり、点弧信号発生
回路SGの出力はアンド回路A1〜A3の他方の入力端
子に供給されている。
また第1、第2及び第3のフリツプフロツプ回路FF1
,FF2及びFF3のリセット端子Rがそれぞれ第2、
第3及び第1のフリツプフロツプ回路FF2,FF3及
びFF1のセット端子Sに接続されている。
更にこの実施例では、第1乃至第3のパルサコイルS1
〜S3の出力電圧波形をパルス波形に整形する第1乃至
第3の波形整形回路W1〜W3が設けられている。
各波形整形回路はトランジスタ20と、このトランジス
タのコレククにベースが接続されたトランジスタ21と
、これらのトランジスタのコレクタと直流電源Vccと
の間に接続された抵抗22及び23と、トランジスタ2
0のベースと直流電源Vccとの間に接続された抵抗2
4と、トランジスタ20のベースエミッタ間に接続され
たダイオード25とから成り、第1乃至第3の波形整形
回路W1〜W3のトランジスタ20のペースエミツタ間
にダイオード26を介して第1乃至第3のパルサコイル
S1〜S3の出力が印加されている。
第3図に符号a乃至nで示した部分の信号波形をそれぞ
れ第4図a乃至nに示す。
機関のクランク軸を回転させて第2図のフライホイール
1を図示の矢印方向に回転させると、エキサイタコイル
ECに1回転当り3サイクルの交流電圧Veが発生し、
その正の半サイクルの出力電圧がダイオードD1〜D3
及び点火コイルI1〜I3の1次コイルを通してコンデ
ンサC1〜C3に印加される。
エキサイタコイルECの負の半サイクルの出力電圧(図
に破線で示した方向の電圧)はダイオードD1〜D3に
より阻止される。
一方信号発電コイルSCにもエキサイタコイルECの出
力と同相の電圧VSが誘起する。
この信号発電コイルSCに誘起する電圧の波形は第4図
aに示す通りであり、その正の半サイクルの電圧はダイ
オード19により阻止される。
信号発電コイルSCに負の半サイクルの出力電圧が発生
すると、信号発電コイルSC→抵抗14→コンデンサ1
5→ダイオード19の経路で電流が流れ、コンデンサ1
5が図示の極性に充電される。
コンデンサ15の端子電圧が一定値以上になるとツエナ
ーダイオード17が導通するためサイリスク16が導通
し、コンデンサ15の電荷が抵抗14とサイリスタ16
とを通る枝路とトランジスタ10のペースエミツタとサ
イリスタ16とを通る枝路とに放電し、トランジスタ1
0が導通する。
トランジスタ10が導通するとトランジ支ク11が導通
状態から遮断状態になるためトランジスタ11のコレク
タの電位が上昇する。
コンデンサ15の放電が完了するとトランジスタ10が
遮断するためトランジスタ11が導通状態になり、この
トランジスタ11のコレクタの電位は再び零(接地電位
)になる。
コンデンサ15の放電はきわめて短時間で完了するため
、コンデンサ15の放電によりトランジスタ11のコレ
クタ(b点)と接地間に得られる信号vbの波形は第4
図bに示すようにきわめて幅の狭いものとなる。
この信号vbは第1乃至第3のサイリスタTh1〜Th
3の点弧信号として用いられるものであり、この信号v
bの位相により点火位置が定められる。
第3図の点弧信号発生回路SGにおいては、信号発電コ
イルSCの出力電圧VSがツエナーダイオード17を導
通させるに必要な一定レベルVzに達したときに点弧信
号vbが発生する。
従って第5図に示したように、回転数(rpm)がN1
→N2→N3(N1<N2<N3)と増大した場合には
各点弧信号vbの発生位置がθ1→θ2→θ3のように
進み、この点火信号vbによりサイリスタTh1〜Th
3の導通位置を定めた場合、進角度αは回転数Nに対し
て第6図に示すように変化する。
第3図の装置において、第1乃至第3のパルサコイルS
1〜S3にはそれぞれ対応する気筒の点火位置より位相
が進んだ位置で、第4図c〜eに示すように幅の狭いト
リガ信号Vp1〜Vp3が得られこれらの信号は第1乃
至第3の波形整形回転W1〜W3に入力される。
第1乃至第3の波形整形回路W1〜W3においては、第
1乃至第3のパルサコイルに正の半サイクルの出力(図
示の実線矢印方向の出力)が発生したときにダイオード
26が逆バイアスされ、トランジスタ20に抵抗24を
通してベース電流が流れる。
したがってトランジスタ20が導通し、トランジスタ2
1が遮断してこのトランジスタ21のコレクク電位が上
昇する。
第1乃至第3のパルサコイルに出力が発生しない期間及
びこれらのパルサコイルの出力の負の半サイクルの期間
においてはトランジスタ20のベース電流がダイオード
26とパルサコイルS1〜S3とを通して側路されるた
めトランジスタ20が遮断状態になり、トランジスタ2
1が導通してこのトランジスタ21のコレクタの電位が
零になる。
したがって第1乃至第3の波形整形回路W1〜W3の各
トランジスタ21のコレクタには、第1乃至第3のパル
サコイルS1〜S3に正の半サイクルの出力が発生して
いる期間に相当する巾のパルス状信号Vf,Vg及びV
hが得られる。
(第4図f乃至h参照。
)これらのパルス状信号がゲート回路G1〜G3のフリ
ツプフロツプ回路FF1〜FF3のセット端子に与えら
れるとこれらのフリツプフロツプ回路のQ出力端子の電
圧レベルが高く(第1の状態に)なり、アンド回路A1
〜A3に信号が入る。
またフリツプフロツプ回路FF1,FF2及びFF3は
それぞれフリツプフロツプ回路FF2,FF3及びFF
1のセット信号によりリセットされるようになっている
ため、第4図i乃至kに示したように各フリツプフロツ
プ回路は、対応するパルサコイルから1回転当り1回セ
ット信号が与えられる毎に、パルサコイルS1〜S3の
信号発生間隔(図示の例では機械角で120度)に相当
する期間だけ出力を発生する。
アンド回路A1〜A3はそれぞれ、フリツプフロツプ回
路FF1〜FF3からの信号と点弧信号vbとの双方が
与えられたときにのみ出力を発生するため、第1乃至第
3のサイリスタTb1〜Th3のゲートにはそれぞれ第
4図1乃至nに示すように1回転当り1回だけ点弧信号
Vb′が与えられ、この点弧信号が与えられた位置でサ
イリスタTh1〜Th3が導通して点火が行なわれる。
第1乃至第3のサイリスタTh1〜Th3に与えられる
点弧信号vbは、前述のように機関の回転数の上昇に伴
って位相が進む信号であるため、各気筒の点火位置は機
関の回転数の上昇に伴って進み、進角特性は第6図に示
すようになる。
上記の実櫂例では、進角特性をもたせる場合について説
明したが、他の特性をもたせることもできる。
例えば機関の過回転を防止する場合のように一定回転数
以上で点火位置を遅角させるように構成することもでき
る。
遅角特性をもたせる方法としては、例えば機関の回転数
が設定回転数に達したときに信号発電コイルSCの出力
の一部を側路してコンデンサ15の充電を遅らせる方法
や、信号発電コイルSCと点弧信号発生回路SGとの間
に移相回路を挿入して点弧信号の発生位相を遅らせる方
法等が考えられる。
ゲート回路G1〜G3は、各気筒の最大進角位置より僅
かに位相が進んだ位置でゲートを開き次に点火する気筒
の点火位置よりも前の位置でゲートを閉じるような回路
であればよく、上記の例に限定されるものではない。
例えば、第3図のフリツプフロツプ回路FF1〜FF3
の代りに単安定マルチバイブレークを用いることもでき
る。
また第7図に示したように、信号発生回路SGの出力を
フリツプフロツプ回路FF1〜FF3のリセット端子R
に供給し、フリツプフロツプ回路FF1〜FF3のQ出
力端子を微分回路Df1〜Df3とダイオードd1〜d
3とを介してサイリスタTh1〜Th3のゲートに供給
するようにするとアンド回路を省略することができる。
この第7図のa乃至nの各点の信号波形をそれぞれ第8
図a乃至nに示してある。
更に上記の実癩例では、信号発電コイルSCの出力を点
弧信号発生回路SGに供給してパルス状の点弧信号に変
換しているが、信号発電コイルSCの出力を直接ゲート
回路を通してサイリスタTh1〜Th3に供給するよう
に構成することもできる。
上記の実怖例ではコンデンサC1〜c3の充放電を制御
するスイッチとしてサイリスタを用いたがこのスイッチ
は制御端子付の半導体スイッチであればよく、例えばト
ランジスタによるスイッチ回路を用いることもできる。
上記の実癩例では各点火回路のコンデンサを充電する電
源としてエキサイタコイルを用いたが、バツテリをコン
デンサ充電用電源として用いる場合にも本発明を適用で
きる。
各気筒の最大進角位置よりも僅かに位相が進んだ位置で
トリガ信号を発生するトリガ信号用供給源として第2図
に示した信号発電機を用いたが、他の形式の信号発電機
を用いることもできる。
例えば、フライホイール磁石回転子のボス部に設けた誘
導子にこの誘導子と協働する信号発電子を組合せた公知
の誘導子型信号発電機を用いることができる。
また第3図及び第7図において波形整形回路W1〜W3
を省略し、パルサコイルS1〜S3の出力をダイオード
を介して直接ゲート回路G1〜G3に与えるようにして
もよい。
尚コンデンサ充放電式の点火回路IG1〜IG3は、上
記の例に限定されるものではなく、例えば第1図におい
てコンデンサC1〜C3とサイリスタTh1〜Th3の
位置を入れ換えた回路でもよい。
以上のように、本発明によれば信号発電コイルから得ら
れる幅の広い信号により得た点弧信号を多気筒内燃機関
の第1乃至第nの気筒の点火回路の第1乃至第nの制御
極付半導体スイッチの制御極に振り分けて供給するよう
にしたので、所定の進角特性または遅角特性を容易に得
ることができる。
特に本発明においては、第1乃至第nの気筒のそれぞれ
の点火位置より位相が進んだ位置で第1乃至第nのトリ
ガ信号を発生させて、第1乃至第nのトリガ信号で第1
乃至第nのフリツプフロツプ回路を第1の状態にセット
するようにするとともに、第1乃至第nのフリツプフロ
ツプ回路をそれぞれ次にセットされるフリツプフロツプ
回路のセット信号によりリセットするようにし、これら
第1乃至第nのフリツプフロツプ回路がそれぞれ第1の
状態にある期間前記点弧信号の第1乃至第nの制御極付
半導体スイッチへの供給が許容されるようにしたので、
進角幅または遅角幅を最大360°/n(第1乃至第n
のトリガ信号相互間の間隔)までの範囲で任意に設定す
ることができ、十分な進角幅または遅角幅をとることが
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概略的に示した
接続図、第2図は本発明で用いるのに好適な発電機の一
例を示した断面図、第3図は本発明の具体的実施例を示
す接続図、第4図a乃至nは第3図の各部の信波形図、
第5図は第3図の装置の進角動作を説明する線図、第6
図は第3図の装置により得られる進角特性の一例を示す
線図、第7図は本発明の他の実癩例を示す接続図、第8
図a乃至nは第7図の各部の信号波形図である。 I1〜I3……点火コイル、C1〜C3……コンデンサ
、T111〜Th3……サイリスタ、D1〜D3……ダ
イオード、EC……エキサイクルコイル、SC……信号
発電コイル、S1〜S3……パルサコイル(トリガ信号
供給用信号源)、G1〜G3……ゲート回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 多気筒内燃機関の第1乃至第n(nは2以上の整数
    )の気筒にそれぞれ対応して設けられた第1乃至第nの
    点火コイルと、前記第1局至第nの点火コイルの1次側
    にそれぞれ設けられた第1乃至第nのコンデンサと、第
    1乃至第nのコンデンサを充電するコンデンサ充電用電
    源と、前記第1乃至第nの点火コイルの1次側に設けら
    れ制御極に点弧信号が与えられたときに導通して前記第
    1乃至第nのコンデンサの電荷をそれぞれ前記第1乃至
    第nの点火コイルの1次コイルを通して放電させる第1
    乃至第nの制御端子付半導体スイッチとを備えた多気筒
    内燃機関用点火装置において、前記第1乃至第nの気筒
    の点火位置で前記第1乃至第nの制御極付半導体スイッ
    チの制御極にそれぞれ点弧信号を与えるため前記内燃機
    関の出力軸あ1回転当り少なくともnサイクルの比較的
    巾の広い交流信号を出力する信号発電コイルと、前記内
    燃機関の出力軸の1回転当り1回ずつ第1乃至第nの気
    筒の点火位置より位相が進んだ位置でそれぞれ第1乃至
    第nのトリガ信号を出力する第1乃辛第nのトリガ信号
    供給用信号源と、前記第1乃至第nのトリガ信号により
    それぞれ第1の状態にセットされる第1乃至第nのフリ
    ツプフロツプ回路と、前記信号発電コイルにより与えら
    れる点弧信号を一方の入力とし前記第1乃至第nのフリ
    ツプフロツプ回路の第1の状態の出力をそれぞれ他方の
    入力として前記第1乃至第nのフリツプフロツプ回路が
    第1の状態にある期間前記点弧信号が前記第1乃至第n
    の制御極付半導体スイッチの制御極に供給されるのを許
    容する第1乃至第nのアンド回路とを具備し、前記第1
    乃至第nのフリツプフロツプ回路のリセット端子はそれ
    ぞれ次にセットされるフリツプフロツプ回路のセット端
    子に接続されていることを特徴とする多気筒内燃機関用
    点火装置。
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