JPS5948306B2 - 内燃機関用無接点点火装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は内燃機関用点火装置に関するもので、電源電圧
の変動に応じてイグニションコイル通電時間をより最適
な値とするために波形整形回路の動作レベルを変化させ
る装置の改良に関する。

従来技術の問題点 イグニションコイルの１次電流通電時間が内燃機関の回
転に応じて変化する無接点点火装置にお・いで、電源電
圧が所定値より減少すると点火エネルギの不足を生じた
り、所定値より増加するとパワートランジスタ、イグニ
ションコイル等の不要な通電による発熱のためこれら部
品の消耗劣化を生じる等の不足の事態をきたす。

従って斯かる不足の事態を回避するために電源電圧の変
動に応じてイグニションコイル通電時間を変化させで、
点火装置の性能、発熱を考慮したＩ−で通電時間を適宜
制御することが考えられでいる。

一般に、電源電圧の高い状態ではイグニションコイルの
１次電流は急激に増加するので人力トランジスタの動作
レベルも通常の値より変化させてコイル通電開始時点を
遅らせ、逆に電源電圧が低い状態ではコイル通電開始時
点を早めるように入力１ヘランジスタ動作レベルを変化
させる。

斯かる装置の１例として、イグニションコイルの１次電
流を制御するパワートランジスタと、エンジン回転に同
期して発生する点火信号に基づいてパワートランジスタ
をオン−オフ制御する人力トランジスタと、電源及び入
力トランジスタを接続するツェナーダイオードとを有す
る無接点点火装置があり、電源電圧に昇に応じて流れる
ツェナー電流を入力Ｉ・ランジスタに供給して入力トラ
ンジスタの動作レベルを変化させている。

この従来装置は入力ｌ・ランジスタの動作レベルを変化
する制御素子としてツェナーダイオードを直接使用して
いるので、量産に伴なうツェナーダイオード特性のバラ
ツキ、温度変化に対し制御が不安定になる等の製作工程
、性能」−の問題を有している。

また人力トランジスタとエミッタを共通接続しエミッタ
抵抗を介してアースに接続しコレクタにベースを接続し
た反転トランジスタを介してパワートランジスタを制御
するタイプの無接点点火装置で、反転トランジスタのベ
ース電流、コレクタ電流が電源電圧の変動に追従しで変
化して入力トランジスタの動作レベルを変化するように
接続した構成が提案されている。

この構成では後述第４図にも示すように、電源電圧の変
動に対し入力Ｉ・ランジスタの動作レベル（転じてイグ
ニションコイル通電時間）はほぼ直線的に変化する（即
ち電源電圧の電源に対し動作レベルは比例的に増減し、
通電時間はこれに応じて直線的に減少若しくは増加する
）が、これは必ずしも最適な制御とは言えない。

即ちイグニションコイル１次電流■１の変化が電源電圧
変動に対して線形特性を示さず。

むしろ次の様に指数函数的に変化するので、点火エネル
ギを好ましい程度に保持して不要の増加を回避する目的
のためには単に通電時間を直線的に変化する制御は１次
電流の指数函数的変化に見合わず最適な制御とは言えな
い。

イグニションコイル１次電流■１は一般にという式であ
られされ■、は電源電圧■８に対し直線的な変化を示さ
ない。

発明の目的 本発明は上記各種装置の問題点を解消した無接点点火装
置を提供することを目的とする。

本発明によれば、電源電圧が変動したときの点火信号に
対する入力トランジスタの動作レベルを直線的に変化さ
せるのではなく、成る値以上の電源電圧上昇に対しては
動作レベルの変化率を大きくするためのＩＣ回路構成が
提供される。

すなわち第４図に示す如く２点折れの動作レベルを得よ
うとするものである。

もちろん回路の追加により３点折れ、４点折れ等自由に
できることは言うまでもない。

以上のことが可能になれば、交流信号波形のちがい、イ
グニションコイルのちがいにより、それらにマツチング
した動作レベルを自由に決めることができ、点火装置と
して安定した性能を得ることができる。

本発明は入力トランジスタの動作レベルを変化するため
にカレントミラー回路の如きＩＣ回路に適した構成を使
用するので量産に適しており、従来生じた量産に伴う特
性のバラツキを減少する無接点点火装置を提供するもの
である。

実施例の説明 以下本発明の実施例を示す図面を参照してさらに説明す
る。

第１図は本発明の点火装置の実施例回路を示すもので、
１なディストリビュータ等に内蔵されている点火信号発
生器コイルと、内燃機関と同期して回転するシグナルロ
ータ３３により第２図で示されるような点火交流信号電
圧を発生し、エンジン回転数が増加するに従って点火信
号電圧振巾も図示の如く増大する。

４０には点火信号電圧を矩形波形に変換する波形整形回
路で、コイル１と並列に接続されたコンデンサ２の一端
は抵抗３を介してダイオード１４の陰極に接続するとと
もにＮＰＮ入力トランジスタ１５のベースに接続し同ダ
イオードの陽極はアースに接続し、電流感知抵抗１０及
び２５を介してバッテリ電源３２と並列に接続される電
圧クランプ用ツェナーダイオード８と並列に抵抗５及び
６及びダイオード７の直列接続体が接続され、抵抗５及
び６の接続点ａにコンデンサの他端が抵抗４を介して接
続され、抵抗２５を介して電源３２の正極端子に接続さ
れる給電点Ｃには抵抗１７を介して入力トランジスタ１
５のコレクタが接続され、同コレクタは更に反転トラン
ジスタ２３のベースに接続され同ｌ・ランジスタのコレ
クタは抵抗１８を介して給電点Ｃに接続され両トランジ
スタのエミッタは共通接続され抵抗１６を介してアース
に接続される。

波形整形回路４０はさらに実質的に同じ特性のＮＰＮＩ
ヘランジスタ１１．１３からなる所謂カレンＩ〜ミラー
回路６０を有し、両トランジスタのベースは共通接続し
てトランジスタ１３のコレクタに接続し同コレクタは抵
抗９を介して前記接続点ｄに接続され、トランジスタ１
１のコレクタは９と同じ抵抗値の抵抗１２を介して給電
点Ｃに接続され、更にダイオード２０を介して反転ｌ・
ランジスタ２３のコレクタに接続されると共に次段のド
ライブ回路５０のＮＰＮＩ−ランジスタ２２のベースに
接続され、給電点ｃ、 ｄは電流感知抵抗１０を介し
で接続され、両Ｉ・ランジスタ１１．１３のエミッタは
共にアースに接続されて同じ大きさのエミッタ電流を流
すように構成される。

前記接続において接続点ａｂの電位によって決められる
入力Ｉ・ランジスタ１５の動作レベルに関して同ｌ・ラ
ンジスタのベースに印加される第２図表示の交流信号電
圧に応じて同Ｉ・ランジスタがオン−オフ動作され、そ
のコレクタに図示の矩形パルスを発生し反転トランジス
タを介して次段のドライブ回路５０のトランジスタ２２
のベースを駆動する。

ドライブ回路はトランジスタ２２のコレクタを抵抗１９
を介して給電点Ｃに接続し抵抗２４を介して次段のトラ
ンジスタ２７のベースに接続し同トランジスタのコレク
タは抵抗２６を介して電源３２の正極側端子に接続し又
抵抗２８を介してパワートランジスタ３０のベースに接
続し、両トランジスタ２２．２７のエミッタをアースに
接続して構成される。

イグニションコイル３１の１次巻線は電源３２の正極側
端子とアース間にパワートランジスタのコレクターエミ
ッタ通路を介して接続され同コレクターベース間には保
護用ツェナーダイオード２９が接続される。

以上の構成により第２図の矩形パルス出力に対応して駆
動回路５０を介してパワートランジスタ３０がオン−オ
フ駆動され、矩形パルスのオン出力部に相当する時間だ
けイグニションコイルの１次巻線に通電される。

即ち第２図の動作レベル線りと交流信号波形との交点Ｐ
、 Ｑ間の間隔が長くなると通電時間が長くなる。

動作レベルが固定状態で通電Ｈ↓間が長くなり更に電源
電圧が上昇すると不要な１次巻線電流を流す結果になる
。

第３図はこの不都合を回避するための交流信号波形に対
する入力トランジスタの動作レベルの補正を示すもので
あって、図示のように電源電圧上昇の場合には前述のＰ
Ｑの間隔力強豆くなるＰ’ Ｑ’力方向人力Ｉ・ランジ
スタの動作レベルが変化しく動作レベルが上昇し）で通
電時間を短くし、電源電圧下降の場合にはＰ−Ｑの間隔
が長くなるＦＩ′Ｑ＋１方向に人力トランジスタの動作
レベルが変化しく動作レベルが下降いて通電時間は長く
なる。

これにより、イグニションコイル１次電流■１のグラフ
で示される如く電源電圧が小の場合の通電時間ＰｌＩ
ＱＨに於ける通電電流（１８曲線で囲まれる領域）に対
し、電源電圧が犬となった場合は通電時間Ｐ’ Ｑ’に
於ける通電電流（■□凹曲線囲まれる領域）に補正され
ることになる。

第４図は本発明装置と先行技術装置の１例とにおける電
源電圧の変化に対する人力トランジスタの動作レベルの
変化の関係を示し、先行技術装置では電源電圧の変化に
対し動作レベルが直線的に変化するのに対し、本発明装
置は電源電圧のある値以上の上昇に対し動作レベルの変
化率が図示の如く急に大きくなるようにするＩＣ回路構
成の無接点点火装置となるものである。

この特徴を奏する構成、動作についてさらに詳述する。

（第１図）において内燃機関と同期して回転するシグナ
ルロータ３３により発生される交流電圧信号の電圧に対
し、入力トランジスタ１５の動作レベルは抵抗５と抵抗
６により分圧されたａ点の電位とｂ点の電位により決定
される。

まずＩ・ランジスタ１５が０ＦＦｕている時を考えると
ｂ点の電位はトランジスタ２３のコレクタ電流とベース
電流により決まる。

またＩ・ランジスタ１５がＯＮＬでいるときは、トラン
ジスタ２３がＯＦＦとなり、ｂ点の電位はｌ・ランジス
タ１５のコレクタ電流とベース電流により決定される。

以上のことよりｂ点の電位はトランジスタ１５と２３の
コレクタ電流とベース電流により変動することになる。

ところがそれぞれのトランジスタのコレクタ抵抗は片側
がＣ点に接続されており、Ｃ点はバッテリ等直流電源３
２の電圧変動に対しほぼ比例して変動するので、ｂ点の
電位も電源電圧に比例して変動することになる。

このことは、前述第４図に示したようにトランジスタ１
５の動作レベルが電源電圧が高ければ高くなり、電源電
圧が低くなれば低くなることを示す。

以上、入力トランジスタ１５の動作レベルが電源電圧に
より変動するため、点火交流信号に対する動作レベルが
前述第３図に示した如くなりトランジスタ３０により断
続される点火コイル３１の１次電流は電源電圧が高いと
きには、短かい時間に急峻な立上り波形となり、電源電
圧が低いときには長い時間でゆっくりとした波形となり
所定のピーク電流値となるよう制御される。

そして内燃機関の回転数が増大するにつれて交流信号が
第２図に示すごとく高く、波形の立ち上がりも早くなる
変化をしめすことによりＯＮ時間が増大することになる
。

このＯＮ・０ＦＦ１周期に対するＯＮ時間の。割合（以
下閉成塵と称す）を回転数に対して示すと第５図のごと
き曲線となる。

入力Ｉ・ランジスタの固定動作レベルに対し電源電圧が
大きい場合は開成度は非直線的に急」―昇する。

次に内燃機関の低回転における点火コイルの１゜次電流
を考えると、特に電源電圧が高くなるにつれてこの１次
電流のピータ値が急激に増大するため、１次巻線点火エ
ネルギーを一定に保つには前述の電源電圧に従って変化
する入力トランジスタの動作レベルの変化も急峻にする
必要がある。

又。逆に機関の始動時等はスタータへの大電流供給のた
め電源電圧が下がってしまう。

よって動作レベルを下の方に下げて、点火コイルの１次
電流を流すためのＯＮ時間を充分にとる必要がある。

以上のことより入力トランジスタの動作レベル（ＯＮ。

レベル）は第４図に示すごとくある電圧以上で変化を大
きくとることが有効となる。

このことを達成させるために、トランジスタ１１．１３
、抵抗９゜１２ダイオード２０により成立つ回路を挿入
する。

この回路は一般にカレントミラー回路と呼ばれるも・の
でトランジスタ１１のエミッタ電流と同じ電流値がトラ
ンジスタ１３のエミッタにも流れるような構成となって
いる。

もちろんトランジスタ１１と１３の特性値がほぼ同等で
ないとこのことは言えないが、特にＩＣ化された回路に
おいては有効な回路である。

次にトランジスタ１３のコレクタ抵抗９とトランジスタ
１１のコレクタ抵抗１２は抵抗５に比して小さい値の抵
抗１０の両端で異なった電源ラインに接続されているた
め。

Ｃ点の電位がツェナーダイオード８により決められる電
位〔ｄ点〕と同じ場合、すなわち電源電圧が低くｄ点の
電圧がツェナー電圧よりも低い時は、トランジスタ１１
と１３のエミッタ電流が実質的に同電位の電源ラインよ
り供給されることとなりダイオード２０には電流が流れ
ない。

ところが電源３２の電圧が上昇してｄ点の電圧がシェナ
ー電圧以上になる時はｄ点の電圧はツェナー電圧にクラ
ンプされたままであるがＣ点の電圧は８点以上の電圧に
なる。

するとトランジスタ１１と１３のエミッタ電流が同じこ
とより、トランジスタ１１のコレクタ電流の一部がダイ
オード２０を通してトランジスタ２３のコレクタ電流と
して流れることになる。

このことはｂ点の電位を高めることになりＩ・ランジス
タ１５の動作レベルが更に持ち上がることとなる。

よって第４図に示すごとく、ある電圧以上から動作レベ
ルが急峻になる曲線となり、目的を達成できる。

今までの説明はカレントミラー回路を１つ入れた時の実
施例について述べであるが、このカレントミラー回路を
２回路、３回路等入れて、それぞれ設定された定電圧回
路側の電圧により、入力トランジスタの動作レベルの変
化を任意に設定することが可能となる。

発明の効果 本発明では電源電圧の変動に応じてイグニションコイル
１次電流を好適に自動的に制御出来るＩＣ回路構成の点
火装置が提供され、量産に際しても従来生じた品質のバ
ラツキ、温度変動に対する不安定性の無い改良装置が得
られる。

またパワートランジスタの電流容量、点火信号波形、点
火コイルの１次遮断電流値のそれぞれの要因に対し点火
装置の動作レベルを電源電圧に対し任意に得ることがで
きる。

このことによりパワートランジスタの通電時間を適切に
制御することが可能である。

さらに波形整形回路に好適に含まれる（既存の）電圧ク
ランプ用ツェナーダイオードを利用して入力トランジス
タの動作レベルを変化させるので、同ダイオードを２つ
の目的に利用出来、斯かるダイオードを新らたに設ける
必要が無い。

また入力トランジスタの動作レベルを変化させるに際し
て電圧クランプ用ツェナーダイオードのツェナー電流を
直接使用しないで電流感知抵抗を介して間接的に使用し
でいるのでツェナーダイオード特性に伴うバラツキ、温
度不安定性の問題が回避される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による点火装置の一実施例を示す電気回
路図であり、第２図は同回路の人力Ｉ・ランジスタに印
加される交流点火信号波形及び同トランジスタのオン−
オフ状態を示す図であり、第３図は交流点火信号波形、
入力トランジスタのオン動作レベル、電源電圧及びイグ
ニションコイル１次電流の関係を示す図であり、第４図
は電源電圧と入力トランジスタ動作レベルとの関係を示
す図であり、第５図はエンジン回転数と人力トランジス
タ開成度との関係を示す図である。 １：交流信号発電機、８：電圧クランプ用ツェナーダイ
オード、１１：第１トランジスタ、１３：第２１−ラン
ジスタ、１０：電流感知抵抗、９，１２：抵抗、１５：
人力トランジスタ、２０：ダイオード、２３：反転トラ
ンジスタ、３０：パワートランジスタ、３１：イグニシ
ョンコイル、３２：直流電源、６０：カレントミラー回
路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高電圧を発生するためのイグニションコイルと、直
   接電源から該コイルへの１次電流の通電を制御するパワ
   ートランジスタと、内燃機関の回転に同期して交流信号
   を発生する交流信号発電機と、前記直流電源と並列接続
   され前記交流信号に従って動作する入力ｌ・ランジスタ
   の動作レベルを制御する反転トランジスタを介して前記
   パワートランジスタの動作を制御する前記入力トランジ
   スタと、前記電源に並列接続される電圧クランプＬ才ノ
   」−ナーダイオードとを有し、前記電源の電圧変動に応
   じて前記人力トランジスタの動作レベルを制御すること
   により前記イグニションコイルの通電時間を補正する内
   燃機関用無接点点火装置に於て、さらに 前記直流電源の出力側端子を前記ツェナーダイオードの
   カソード側に接続する電流感知抵抗器と、ベースを共通
   接続した１対の第１と第２の１ヘランジスタの該第１１
   −ランジスタのコレクタを前記抵抗器の前記電源側端子
   に接続し、該第２トランジスタのコレクタを前記抵抗器
   の前記カソード側端子及び前記共通接続ベースに接続し
   て前記電源に接続された前記１対のトランジスタから成
   るカレンＩ・ミラー回路と、前記第１１−ランジスタの
   コレクタと前記反転トランジスタのコレクタとを接続す
   るダイオード手段とを有し、前記ツェナーダイオードの
   所定クランプ電圧を越える電源電圧変動にルシじで前記
   第１１−ランジスタに流れ込む増力日電流を前記ダイオ
   ード手段を介して前記反転ｌ・ランジスタに分流しで前
   記入力トランジスタの動作レベルを息変させることを特
   徴とする前記無接点点火装置。