JPS59208167A - 内燃機関点火装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、点火コイルの一次側に設（プた半導体スイッ
チを点火位置で導通状態から遮断状態にすることにより
該点火コイルの二次側に高電圧を誘起させて点火動作を
行わせる内燃機関点火装置に関づるものである。

従来技術 最近内燃機関の軽量化が図られているが、救関の軽量化
を図ると空ぶかしを行ったときや負荷が急に軽くなった
ときに機関が過回転しやすくなり、Ｉ段間が破損しやす
くなる。機関の過回転を防止りる装置として、機関の回
転ａ度を検出して設定回転速度以上で点火動作を停止さ
せることにより機関の回転を抑制する装置が種々提案さ
れているか、（−１来の装置では回転速度を検出するた
めのコイルを必要とηるため発電機が人形化する欠点が
あつＩこ。

発明の目的 本発明の目的は、速度検出コイルを用いることなく機関
の過回転を防止できるようにした内燃機関点火装置を提
供することにある。

発明の構成 本発明は、内燃機関の最大進角位置を定める第１の信号
と最小進角位置を定める第２の信号とを該機関の回転に
同期して順次発生づる信号コイルと、前記第１および第
２の信号を入力として前記内燃別間の点火位置より位相
が進んだ位置から該点火位置まで持続する点火制御信号
を発生ずる点火制御信号発生回路と、点火コイルの一次
側に設けられ前記点火制御信号により制御されて該点火
制御信号が発生している間導通し該点火制御信号の消滅
により遮断する一次電流制御用半導体スイッチとを備え
て、前記半導体スイッチの遮断による前記点火コイルの
一次電流の変化により前記点火コイルの２次コイルに高
電圧を誘起させて点火動作を行わせる内燃機関点火装置
に機関の過回転を防止する機能を持たせたものであって
、本発明においては、前記第１の信号を波形整形して第
１のパルスを発生する第１のパルス発生回路と、前記第
２の信号を波形整形して第２のパルスを発生する第２の
パルス発生回路と、前記第２のパルスにより１〜リガさ
れて一定の時間幅の第１の矩形波信号を発生する第１の
単安定マルチバイブレータと、前記第１の矩形波信号と
第１のパルスとを入力として前記第１の矩形波信号が発
生している間に前記第１のパルスが発生したときに過回
転検出信号を出力する過回転検出回路と、前記過回転検
出信号によりトリガされて第２の時間幅の第２の矩形波
信号を発生する第２の単安定マルチバイブレータと、前
記制御信号と前記第２の矩形波信号とを入力どして前記
第２の矩形波信号が発生していないどきにのみ前記半導
体スイッチへの前記点火制御信号の供給を許容づる過回
転防止用ゲート回路とが設けられている。そして前記第
１の時間幅は前記内燃機関の回転速度が設定値に達した
ときの前記第２のパルスの発生時刻から次の第１のパル
スの発生時刻までの時間に等しく設定され、前記第２の
時間幅は前記回転速度が設定値に達したときの前記第１
のパルスの時間間隔以上に設定されている。

実施例 以下添附図面を参照して本発明の詳細な説明する。

本考案の点火装置においては点火コイルの一次側に設け
られた一次電流制御用半導体スイッチを導通状態から遮
断状態にすることにより点火動作を行わせる電流遮断型
の点火回路を用いるが、該点火回路は基本的には第１図
または第２図に示すように構成される。第１図の回路に
おいては、点火コイル１の一次コイル１ａと両列に一次
電流制御用半導体スイッチ２が接続され、−次コイル１
ａとスイッチ２との直列回路の両端にバッテリ等の直流
電源３が並列に接続されている。図示しない機関の気筒
には点火プラグ４が数句（プられ、点火コイル１０２次
コイル１ｂの出力電圧が該点火プラグ４に印加されてい
る。半導体スイッチ２は制御端子２ａに点火制御信号発
生回路５がら点火制御信＠ｖＳが与えられている間導通
し該点火制御信号が消滅したどきに遮断するスイッチで
、このスイッチとしては通常単一のトランジスタまたは
ターリントン接続された複合１〜ランジスタが用いられ
る。この点火回路においては、点火位置で点火制御信号
Ｖｓが消滅づると同時にスイッチ２が導通状ｆｇから遮
断状態になる。これによりそれまで流れていた点火コイ
ルの一次電流が遮断されるため、該点火コイルの鉄心中
で大きな磁束変化が生じ、その二次コイル１ｂに高電圧
が誘起する。

従って、点火プラグ４に火花が生じ、償関が点火される
。点火制御信号発生回路５は信号コイル６の出力を入力
どして所定の点火制御信号を発生する。信号コイル６は
機関と同期回転する信号発電機内に設Ｅプられ、機関の
点火位置の最大進角位置を定める第１の信号と最小進角
位置（機関の低速時の点火位置）を定める第２の信号と
を順次発生ずる。上記点火制御信号発生回路５は上記第
１の信号と第２の信号とにより定められる進角範囲で機
関の点火位置を回転速度に応じて進角させるように上記
点火ｉ１：ｌＩ　ｌｉｔ信号を発生する。

第２図の点火回路においては機関と同期回転する発電機
内に設置ノられたエギ→ノイタコイル７が点火コイルの
一次コイル１ａに対して並列に接続され、−次電流ｆｖ
（Ｉ御用半導体スイッチ２は一次コイル１ａに対して並
列に接続されている。

第２図の点火回路においては、エキ勺イタコイル７に図
示の矢印方向の電圧が誘起している間に半導体スイッチ
２に点火制御信号か与えられ、■キザイタコイル７から
スイッチ２を通して流れる電流が充分大きくなる位置に
設定された点火位置で点火制御信号が零になってスイッ
チ２が遮断状態にされる。これによりエキザイタコイル
に高い電圧が誘起し、この電圧が点火コイル１ににり電
圧されて点火用の高電圧が得られる。

第３図を参照すると、上記のような電流遮断型の点火装
置に過回転防止職能を持たせる本発明の装置の一実施例
が示しである。同図にＪ３いＣ１０は信号コイル６が発
生ずる第１の信号Ｓ１を波形整形して第１のパルスＰ１
を発生づる第１のパルス発生回路、１１は信号コイル６
が発生Ｊる第２の信号Ｓ２を波形整形して第２のパルス
Ｐ２を発生ずる第２のパルス発生回路である。１２は第
２のパルスＰ２により１〜リガされて第１の時間幅の矩
形波イハ号０１を発生ずる第１の矩形波信号発生回路で
、上記第１の矩形波信号Ｑ１は第１のパルスＰ１どとも
に過回転検出回路１３に入力されている。過回転検出回
路１３は例えばアンド回路からなり、第１の７５形波信
号Ｑ１ど第１のパルスとが同時に入力されたときに過回
転検出信号Ｐｎを出）Ｊする。この過回転検出信号Ｐｎ
は第２の単安定マルチバイブレータ１４にトリガ信号ど
して入力され、第２の単安定マルチバイブレータ１４は
第２の時間幅の矩形波信号Ｑ２を出力する。点火制御信
号発生回路５は第１のパルスＰ１と第２のパルスＰ２と
を入力として点火制御信号ＶＳを出力づる。第２の矩形
波信号Ｑ２と点火制御信号ＶＳとは過回転防止用グー１
〜回路１５に入ノ〕され、ゲート回路１５は第２の矩形
波信号Ｑ２が発生していないとぎにのみ半導体スイッチ
２への点火制御信号ＶＳの供給を許容する。

上記実施例において、信号コイル６は例えば第４図Δの
ように第１の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２とを機関の回転
に同期して順次発生しており、これら第１の信号Ｓ１お
よび第２の信号Ｓ２はそれぞれ第１および第２のパルス
発生回路１０および１１により第１のパルスＰ１（第４
図Ｂ）および第２のパルスＰ２（第４図Ｃ）に変換され
る。第２のパルスＰ２が発生覆ると第１の単安定マルチ
バイブレーク１４がトリガされるため該マルチバイブレ
ータが第１の時間幅Ｔ１の第１の矩形波信号Ｑ１を発生
する。この第１の矩形波信号の時間幅Ｔ１は内燃機関の
回転速度が設定値に達したときの前記第２のパルスＰ２
の発生旧例から次の第１のパルスＰ１の発牛峙刻までの
時間Ｔａに等しく設定されている。機関の回転速度が設
定値より低いときには、第４図Ｂ乃至りに示づＪ：うに
、第２のパルスＰ２が発生してから第１のパルスＰ１が
発生するまでの時間Ｔａが第１の時間幅Ｔ　Ｉ　Ｊ：り
長いため、過回転検出回路１３は過回転検出信号Ｐｎを
出力しない。従って第２の単安定マルチバイブレータ１
４はトリガされず、第２の矩形波信号Ｑ２は出力されな
い。本実施例では第２の単安定マルチバイブレーク１４
がｉ〜リガされたときに低レベルの矩形波信号を発生す
るように構成されているため、このとき第２の単安定マ
ルチバイブレークの出力端子は第４図Ｅに示すように高
レベル（論理値が「１」の状態）に保持されている。

本実施例で゛は、過回転防止用ゲート回路１５がアンド
回路からなっている。従って機関の回転速度が設定値Ｊ
：り低いときには、点火制御信号発生回路５が点火制御
信号ＶＳ（第４図Ｆ）を発生ずる缶にゲート回路１５が
第４図Ｇに示づように点火制御信号Ｖｓ”を出力し、こ
の点火制御信号が一次電流制御用半導体スイッヂ２の制
御端子２ａに与えられる。従って点火制御信号ＶＳ′が
高レベルになる時刻ｔｏで半導体スイッチ２が尋通し、
該制御信号ｖＳ′が低レベルになる時刻ｔ１において半
導体スイッチ２が遮断状態になって点火動作が支障なく
行われる。

これに対し、機関の回転速度が設定値以上のときには、
第５図Ａ乃至Ｃに示したように、第２のパルスＰ２が発
生してから第１のパルスＰ１が発生するまでの時間Ｔａ
が第１の矩形波信号Ｑ１の時間幅下１以下になるため、
第１のパルスＰ１が発生すると同時に過回転検出回路１
３が過回転検出信号ｐｎを出力し、第２の単安定マルチ
バイブレータ１４をトリガづる。従って第５図Ｅに示す
ように、第２の単安定マルチバイブレータ１４が低レベ
ルのく論理状態がｒＯＪの）第２の矩形波信号Ｑ２を出
力する。この第２の矩形波信号Ｑ２の０ｈ間幅Ｔ２は、
機関の高速回転時の点火位置（Ｒ大進角位謂）を定める
第１のパルスＰ１の設定回転速度における時間間隔Ｔｂ
以上に（例えば１５倍程度に）設定されている。従って
点火制御信号Ｖｓが発生したときにゲート回路１５の単
安定マルチバイブレーク１４側の入力端子が低レベルに
あるため、ゲート回路１５は点火制御信号を出力しない
。点火制御信号が出力されないと点火動作は行なわれず
、機関が失火してその回転速度が低下する。なＬ１３第
３図Ｇにおいて破線で示した波形は点火制御信号Ｖｓ−
のうち第２の矩形波信号Ｑ２により阻止された部分を示
しており、実線で示した部分はグー１〜回路１５から実
際に出力される信号を示している。この例では一度点火
動作が阻止された後、ゲート回路１５から時間幅の短い
信号Ｖｓｓが発生づるため、この信号が消滅する時刻ｔ
１において点火動作が行なわれる。従ってこの例では、
機関の点火が１回置きに阻止され、機関の回転速度が低
下させされる。このように機関の点火を１回置きに阻止
して過回転を防止すると、排出される未燃焼ガスの母を
少なくすることかできる。なお第２の矩形波信号の時間
幅Ｔ２を第１のパルスＰ１の時間間隔Ｔｂにほぼ等しく
しておくと、設定回転速度以上で機関を完全な失火状態
にづることが出来る。

次に第６図を参照すると、上記の実施例を更に具体化し
た実施例が示しである。本実施例においては、第１のパ
ルス発生回路１０がダイオードＤ１、抵抗旧、１〜ラン
ジスタＴｒｉ及びインバータＩＮＩからなり、第２のパ
ルス発生回路１１がダイオードＤ２、Ｄ３、抵抗Ｒ２、
Ｒ３及び］・ランジスタＴｒ２からなっている。なお第
６図において白丸が付された各端子は直流制御電源（こ
の例ではバッテリ３）の非接地側端子に接続されている
。第１のパルス発生回路１０においては、信号コイル６
が図示の実線矢印方向の第１の信号Ｓ１を誘起すると該
信号が所定のスレショールドレベル以上になっている間
だｔノトランジスタＴｒｉが導通し、その間該トランジ
スタのコレクタの電位が低下づる。従って第１の信号が
スレショールドレベル以上になっている間だ（プインバ
ータ■１（１の出力端子の電位が上貸し、第４図Ｂに示
すような第１のパルスＰ１が得られる。第２のパルス発
生回路１１においては、信号コイル６から発生ずる図示
の破線矢印方向の第２の信号が所定のスレショールドレ
ベル以上になっている間だけトランジスタＴｒ２が導通
状態から遮断状態になり、該トランジスタのコレクタに
第４図Ｃに示すような第２のパルスＰ２が発生りる。第
１の単安定マルチバイブレータ１２は抵抗Ｒ４乃至Ｒ７
、コンデンサＣ１，１−ランシスタＴｒ３　、及び比較
器ＣＰ１からなり、トランジスタＴｒ３のベースに抵抗
Ｒ４を介して第２のパフ１ノスＰ１が印加されている。

このマルチバイブレータにおいて第２のパルスが与えら
れないときにはトランジスタ丁ｒ３が遮断状態のため、
コンデン＋ｌＣ１は図示しない電源により抵抗Ｒ５を介
して図示の極性に充電されている。このとぎコンデンサ
Ｃ１の端子電圧が抵抗Ｒ７の端子電圧より高いため比較
器ＣＩ’１の出力端子の電位は接地電位にある。この状
態で第２のパルスＰ１が与えられると１〜ランジスタＴ
ｒ３が導通してコンデン（ｊＣｌを放電させるため比較
器ＣＰＩの出）Ｊ端子の電位が高レベルになる。第２の
パルスが消滅した後コンデンサＣ１は抵抗Ｒ５の抵抗値
とコンアン１ノ°Ｃ１の静電容量により定まる時定数に
より、充電され、該コンデンサの端子電圧が抵抗Ｒ７の
端子電圧以上になったとぎに比較器ＣＰ１の出力端子の
電位が接地電１ヴになる。従って比較器の出力端に第４
図りに承りような第２の矩形波信ＰｊＱ１が得られ、こ
こで矩形波信号Ｑ１の時間幅は、コンデン］ノＣ１の充
電時定数により定められる。

過回転検出回路１３（まインバータ１８２　、抵抗Ｒ８
、Ｒ９、及びトランジスタＴｒ４からなっていて、イン
バータＩＮ２に第１のパルスＰ１が与えられ、トランジ
スタＴｒ４のコレクタが前記比較器ＣＰ１の出力端に接
続されている。この過回転検出回路においては第１のパ
ルスが与えられないときにトランジスタＴｒ４にベース
電流が与えられて該トランジスタが導通しており、その
コレクタの電位が接地電位にある。また前記比較器ＣＰ
Ｉの出力端子が接地電位にあるときにも１〜ランジスタ
Ｔｒ４のコレクタは接地電位にある。第１のパルスＰ１
が発生すると、インバータＩＮ２の出力端の電位が低レ
ベルになるためトランジスタＴｒ４が遮断状態になる。

このとき前記比較器ＣＰ１の出力端の電位が高レベルに
なっているとく第１の矩形波信号Ｑ１が発生していると
）トランジスタＴｒ４のコレクタの電位が高レベルにな
り、第５図りに示すように過回転検出化＠Ｐｎが得られ
る。

第２の単安定マルチバイブレーク１４は抵抗Ｒ１０ない
しＲ１４、ｌ−ランジスタＴｒ５乃至Ｔｒ７　、及びコ
ンデンサＣ２により溝底されていて、トランジスタＴｒ
５のベースが抵抗ＲＩＯを介して前記トランジスタＴｒ
４の〕レクタに接続され、トランジスタ丁ｒ７のコレク
タが点火制御信号発生回路５の出力端子に接続されてい
る。点火回路の一次電流制御用１′導体スイッチ２はエ
ミッタを接地した１ヘランジスタからなり、該）−ラン
ジスタのコレクタは点火コイルの一次コイルの接地側の
端子に、またベースは前記トランジスタ丁ｒ７のコレク
タと点火制御信と発生回路５の出力端子との接続点にそ
れぞれ接続されている。

本実施例では、点火制御信号発生回路５の出力端子ど単
安定マルチバイブレータ１４の出力端子〈トランジスタ
Ｔｒ７のコレクタ）とを相互に接続することにより、ア
ンド回路が構成され、このアンド回路にＪ：す、過回転
防止用ゲー１へ回路１５が構成されている。

第２の単安定マルチバイブレータ１４においては、過回
転検出信号Ｐ　ｎが与えられていないとぎにトランジス
タＴｒ５乃至Ｔｒ７が遮断状態にある。

過回転検出信号Ｐｎが与えられた時にはトランジスタＴ
ｒ５か導通し、これにより１ヘランジスタ丁ｒ６及びＴ
ｒ７が導通してトランジスタＴｒ７の］レクタの電位が
低下（第２の矩形波信号Ｑ２が発生）づる。過回転検出
化８Ｐｎが消滅した後は、コンデンサＣ２の電荷により
トランジスタＴｒ５にベース電流が与えられて該１−ラ
ンジスタが導通状態に保持され、これによりトランジス
タＴｒ６及びＴｒ７が導通状態に保持される。コンデン
サＣ２の放電が完了するとトラ〕／ジスタＴｒ５乃至Ｔ
ｒ７が遮断（第２の矩形波信号０２が消滅）する。従っ
てこの単安定マルチバイブレータ１４においては、コン
デン→ノＣ２の放電時定数により第２の矩形波信号Ｑ２
の時間幅Ｔ２が決まる。トランジスタＴｒ７のコレクタ
の電位が低下しているとき（第２の矩形波信号Ｑ２が発
生しているとき）には、点火制御信号ＶＳが発生しても
一次電流制御用半導体スイツヂ２としてのトランジスタ
にはベース電流が与えられず、該ｌ〜ランジスタは導通
しない。従つＣ点火動作は行なわれず、機関が失火して
その回転速度が低下する。過回転検出信号Ｐｎが発生せ
ず、１ヘランジスタＴｒ７が導通しないときく第２の矩
形波信号Ｑ２が発生しないとぎ）には−次電流制御用半
導体スイッヂとしての１〜ランジスタに点火制御信号Ｖ
Ｓ′が与えられるため、点火動作は支障無く行われる。

上記の実施例では、第２の矩形波信号Ｑ２を低レベルの
（論理状態が「０」の）信号としたが、この信号を高レ
ベルのく論理状態が１１」の）信号としても、過回転防
止用グー１〜回路１５の論理を適当に構成することによ
り上記と同様の動作を行わせることができる。

発明の効果 以上のＪ：うに、本発明によれは、速度検出コイルを用
いることなく、純電子的な構成で機関の過回転を防止で
ることができ、発電機の構成を簡単にすることかできる
。また単安定マルチバイブレークの出力の時間幅を調整
することにより、設定回転速度の調整を自由に行うこと
ができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ本発明で・用いる点火回
路の異なる構成例を示した回路図、第３図は本発明の実
施例の要部の基本的な構成を示したブロック図、第４図
および第５図は第３図の実施例の動作を説明するための
信号波形図、第６図は第３図の構成を更に具体化した実
施例を示した回路図である。 １・・・点火コイル、２・・・−次電流制御用半導体ス
イッヂ、４・・・点火プラグ、５・・・点火制御信号発
生回路、１０・・・第１のパルス発生回路、１１・・・
第２のパルス発生回路、１２・・・第１の単安定マルチ
バイブレーク、１３・・・過回転検出回路、１４・・・
第２の単安定マルチバイブレータ、１５・・・過回転防
止用ゲート回路。 第１図　　　第２図 第３ｍ 〆５

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃機関の最大進角位置を定める第１の信号ど最小進角
   位置を定める第２の信号とを該機関の回転に同期して順
   次発生する信号コイルと、前記第１および第２の信号を
   入力として前記内慮機関の点火位置より位相が進んだ位
   置から該点火位置まで持続する点火制御信号を発生する
   点火制御信号発生回路と、点火コイルの一次側に設けら
   れ前記点火制御信号により制御されて該点火制御信号が
   発生している間導通し該点火制御信号の消滅により遮断
   づる一次電流制御用半導体スイッチとを備え、前記半導
   体スイッチの遮断による前記点火コイルの一次電流の変
   化により前記点火フィルの２次コイルに高電圧を誘起さ
   せて点火動作を行わゼる内燃（爪間点火装置において、
   前記第１の信号を波形整形して第１のパルスを発生する
   第１のパルス発生回路と、前記第２の信号を波形整形し
   て第２のパルスを発生する第２のパルス発生回路と、前
   記第２のパルスによりトリガされて一定の時間幅の第１
   の矩形波信号を発１する第１の単安定マルチバイブレー
   タと、前記第１の矩形波信号と第１のパルスとを入力と
   して前記第１の矩形波信号が発生している間に前記第１
   のパルスが発生したときに過回転検出信号を出力する過
   回転検出回路と、前記過回転検出信号によりトリガされ
   て第２の時間幅の第２の矩形波信号を発生ずる第２の単
   安定マルチバイブレータと、前記制御信号と前記第２の
   矩形波信号とを入力として前記第２の矩形波信号が発生
   していないどきにのみ前記半導体スイッチへの前記点火
   制御信号の供給を許容でる過回転防止用ゲート回路とを
   具備し、前記第１の時間幅は前記内燃機関の回転速度が
   設定値に達したときの前記第２のパルスの発生時刻から
   次の第１のパルスの発生時刻までの時間に等しく設定さ
   れ、前記第２の時間幅は前記回転速度が設定値に達しＩ
   Ｃときの前記第１のパルスの時間間隔以上に設定されて
   いることを特徴とする内燃機関点火装冒。