JPS5951674B2 - 内燃機関点火装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は無接点式の内燃機関点火装置に関するもので、
特に点火時期演算回路の故障時にともなう異常作動対捉
方法に関するものである。

従来、この種の機関点火装置は低速時の安定した点火時
期と、中高速での機関出力向上の為の進角特性には対応
出来たが、点火時期演算回路の故障時には機関の運転が
出来ないという欠点があった。

この発明は、上記欠点を解消上点火時期演算回路の故障
時にも機関の運転が出来る内燃機関点火装置を提供する
ものである。

以下、この発明を図に示す実施例について説明する。

まず、第１図乃至第７図に示す一実施例において、１は
電源装置である図示しないマグネトの発電コイルで、機
関の回転に同期して正負の交流電圧を発生する。

２，３はこの発電コイルの出力を整流するダイオード、
４はこのダイオード２により整流された上記発電コイル
１の出力により充電されるコンデンサ、５はこのコンデ
ンサの放電回路に接続された点火コイルで、上記コンデ
ンサ４と直列接続された１次コイル５ａ点火プラグ６に
接続された２次コイル５ｂとからなる。

７は上記コンデンサ４の放電回路に設けられた開閉素子
であるサイリスクで、このサイリスタ７の導通時に上記
コンデンサ４の充電電荷が上記１次コイルに放電される
。

８は角度位置検出装置である点火信号発生用の信号コイ
ルで、機関の回転に同期し、その機関の所定のクランク
位置に対応した第１の角度信号ａとこの角度信号ａの発
生位置よりもθ度遅れたクランク位置に対応した第２の
角度信号すを発生する。

これらの出力信号ａ、 ｌ）は第１図のＡ点では出力
信号ａは正極性、出力信号１〕は負極性となっている。

これら何れかの信号により上記サイリスタ７は導通する
。

９，１０，１１．１２，３１は逆流阻止用のダイオード
、１３．１４は上記サイリスタフのゲートに各々接続さ
れた抵抗、１５は上記第１の角度信号ａによって演算開
始し機関の運転状態に応じた点火時期を演算する点火時
期演算回路で、この回路の詳細は第４図に示す。

次に第２図において、第２図は上記角度位置検出装置の
機構部を示すもので゛、１６は磁石発電機のフライホイ
ルで、筒状を呈しており、その内周面には図示しない永
久磁石が固着されている。

１７はこのフライホイルの外周に固着され所定の円周方
向長さ１を有する鉄板で、フライホイル１６の円周上２
ケ所に設けられている。

１８はこの鉄板１７と径方向に微少間隙を介して対設さ
れたステータコアで、上記信号コイル８が巻回されてお
り、上記フライホイル１６の回転に伴う鉄心部］７との
離接により上記信号コイル８に第３図のような信号電圧
を発生させる。

次に第４図において、第４図は上記点火時期演算回路１
５の詳細回路で、図中、］９は上記信号コイル８の出力
を波形整形する波形整形回路、１９１．１９２，１９３
は抵抗、１９４は電圧比較器（以下コンパレータと称す
）、１９５はコンデンサ、１９６はダイオード、２０は
フリップフロップ回路、２１はこのフリップフロップ回
路に接続され、機関回転数に応じて所定の出力を発する
演算回路、２１１，２１２，２１３は抵抗、２１４．２
１５はダイオード、２１６はトランジスタ、２１７はコ
ンデン′す、２１８は演算増巾器（以下オペアンプと称
す）、２１９は電圧比較器（以下コンパレータと称す）
、２２は上記信号コイル８の出力信号ａの整形出力を回
転数信号としてとらえ回転数に比例した直流電圧に変換
する回転数−電圧変換回路（以下Ｆ−Ｖ回路と称す）で
ある。

上記フリップフロップ回路２０の一方の入力端子Ｓは、
上記波形整形回路１９に接続され、他方の入力端子Ｒは
上記コンパレータ２１９の出カニ接続されている。

またフリップフロップ回路２０の一方の出力端子Ｑは抵
抗２１２を介してｌ・ランジスタ２１６のベースに接続
されているとともにダイオード２１５と抵抗２１３の直
列回路を介して上記１〜ランジスタ２１６のエミッタに
接続されている。

トランジスタ２１６のコレクタは抵抗２１１、ダイオー
ド２１４を介して一４−記Ｆ−Ｖ回路２２の出力端子に
接続されると共に、エミッタは上記オペアンプ２１８の
反転入力端子（以下（−）端子と称す）に接続されてい
る。

オペアンプ２１８の出力端子は上記コンパレータ２１９
の（−）端子に接続されているど共にコンテ゛ンサ２１
７を介して自分自身の（−）端子に接続されている。

そしてオペアンプ２１８とコンパレータ２］９の非反転
入力端子（＋）は比較電圧■ｒ１にバイアスされている
。

２３は一ト記演算回路２１の演算結果に応じた所定の出
力パルスを検出して上記→カイリスタフのゲートへ出力
信号を送るパルス立下り検出回路、２３１はトランジス
タで、そのベースは抵抗２３１を介して上記フリップフ
ロップ回路２０の一方の出力端子Ｑに、コレクタが抵抗
２３２を光して電源に、そしてエミッタは接地されてい
る。

２３４は上記トランジスタ２３１のコレクタに接続され
たコンデンサ、２３５は放電用ダイオードである。

第５図は上記Ｆ−Ｖ回路２２の出力特性を示すもので、
２２０はその特性の一例で図では直線的に変化する場合
を示す。

又この特性は第５図に示す様に、回転数Ｎ１のときコン
パレータ２１９のバイアス電圧Ｖｒ、と等しく設定しで
ある。

次に第６図において、時間線ｂ−１は上記第４図中の各
部の電圧Ａ−Ｈの夫々タイムチャー１−を示すものであ
り、図中時間線ａはクランク位置の各符号を示すタイム
チャー１・であり、Ｍは機関の要求する最大進角位置よ
りも若干進んだ位置を示し、Ｓは低速時の要求点火位置
を示し、Ｔは第１図と同様、上死点を示す。

機関の回転に対応して出る信号コイル８の出力電圧Ａは
第６図に示す様に位置Ｍで高電圧、位置Ｓで低電圧にな
る信号である。

次に」−記実施例の動作を説明する。

まず、第１図に示すＣＤＩ式のマグネＩ・点火装置にあ
っては電源コイル１の整流出力によりコンデンサ４を図
示極性に充電し、その充電電荷を機関の点火時期即ち、
信号コイル８の出力電圧ａを入力とする点火時期演算回
路１５の出力発生時期もしくは信号コイル８の出力電圧
１〕の発生時期に各々サイリスタ７を導通させて点火コ
イル５の１次コイル５ａに印加上その２次コイル５ｂに
高電圧を発生させ、点火プラグ６に火花を飛ばすもので
ある。

そこで次に、サイリスタ７の導通時期即ち、点大時期の
調整手段を進角特性線図第７図を含めて詳細に説明する
。

今、機関が第７図に示す回転数Ｎ２よりも高い回転数で
一定速で回転しており、かつその場合の点火進角度が零
ではなくＴ位置がら角度αだけ進んだ位置であると第１
図、第４図の動作は次ようになる。

まず、Ｆ−Ｖ回路２２は機関の回転数に対応した出力電
圧をカランＩ−又は積分しその出力電圧２２０はバイア
ス電圧Ｖｒ、よりも高い値にある。

この出力電圧２２０はコンパレータ２１９の入力電圧と
なると共にトランジスタ２１６のコレクタ供給電圧にな
っている。

一方、フリップフロップ回路２ｏは位置Ｍにおける出力
電圧Ｃのハイレベルによりセットされ、その出力電圧Ｅ
はハイレベルになる。

出力電圧Ｅがハイレベルになると１〜ランジスタ２１６
は抵抗２１２を介し順方向にバイアスされるのでＯＮす
る。

ｌ−ランジスタ２１６がＯＮすると第５図に示した電圧
極性に充電されていたコンデンサ２１７は下式に示す電
流１２で放電し始める。

上式かられかるようにこの放電電流１２の大きさは、バ
イアス電圧Ｖｒ、、抵抗２１１，２１２の抵抗値が一定
であれば、Ｆ−■回路２２の出力電圧２２０に依存する
。

コンデンサ２１７の放電開始によりオペアンプ２１８の
出力電圧りは第７図に示すように降下しバイアス電圧Ｖ
ｒ、に達するとコンパレータ２１９の出力には正のパル
ス電圧が発生し、この正のパルス電圧がリセット入力と
なる。

フリップフロップ回路２０はその入力端子Ｒに」−記す
セットパルスが入るとリセットされその出力電圧Ｅはロ
ーレベルになる。

以上の様にして得られたハイレベルの出力電圧Ｅの時間
ｒｊＪがすなわち演算回路２１の演算結果に相当するも
ので゛ある。

次に上記のフリップフロップ回路２０の出力電圧Ｅがハ
イレベルに達したどき、パルス立下り検出回路２３の１
〜ランジスタ２３１には抵抗２３３を介してベース電流
が供給されるので、１−ランジスタ２３１はＯＮする。

これに伴い、図示極性に充電されていたコンデンサ２３
４の電荷がトランジスタ２３１．ダイオード２３５を介
して放電され、出力電圧Ｆはローレベルになり又、Ｇ点
には、ダイオード２３５のドロップ分のみの出力電圧が
発生する。

次にフリップフロップ回路２０の出力電圧Ｅがハイレベ
ルからローレベルに達する場合、トランジスタ２３１に
はベース電流は印加されないので、トランジスタ２３１
はＯＦＦ Ｌ、よって、コンデンサ２３４は電源より抵
抗２３２を介して図示極性に充電さ！・七る。

これに伴い電源端子電圧Ｆはハイレベルとなり、Ｇ点に
は、第６図に示す如く大きなトリガ電圧が発生し、この
トリガ電圧がサイリスタフのゲートに印加される。

次に以上の様にしてフリップフロップ回路２０の出力電
圧Ｅがローレベルになると１〜ランジスタ２１６はカッ
トＯＦＦする。

１〜ランジスタ２１６のカッ１〜ＯＦＦによりオペアン
プ２１８の反転入力端子（−）へのＦ−Ｖ回路２２の出
力電圧２２０の印加がなくなることから、オペアンプ２
１８の出力電圧りは一ト昇に転する。

これによりコンデンサ２１７は図示した極性の向きに下
式に示す電流１１で充電し始める。

上式かられかるようにこの充電電流１１の大きさは、回
転数にかかわらず一定値である。

従ってコンテ゛ンサ２］７の充電電圧すなわちオペアン
プ２１８の出力電圧りは第６図に示すように回転数に関
係なく一定の勾配を有する直線状の波形となる。

次に第７図に示す回転数Ｎ２よりも低くＮ１よりも高い
領域で゛再び位置Ｍにて出力電圧Ｂがバイレベルになる
と上記と同様にフリップフロップ回路２０がセットされ
、コンテ゛ン′す２１７が放電し、演算回路２１の出力
電圧ＥはバイレベルになるがＦ−へ１回路２２の出力電
圧２２０は上記の前回サイクルの値よりも下がっており
、式８がら放電電流１２の大きさは小さくなっているの
である。

従って、コンデンサ２１７の電圧すなわちオペアンプ２
１８の出力電圧りがバイアス電圧Ｖｒ、に達する迄には
前回サイクルの場合におけるよりも、より多くの時間が
′ががり、第６図に示すように要求点火位置Ｓよりも遅
れた位置すなわち上死点Ｔよりもα２進んだ位置でバイ
アス電圧Ｖｒ、に達し出力電圧Ｅがローレベルに落ちる
のである。

フリップフロップ なると、出力電圧Ｆはバイレベルに移行するので、出力
電圧Ｇは、第６図に示す如く設定位置Ｓよりも遅れた位
置で訃すガパルスとなって、サイリスタ７のゲー トへ
供給される。

この位置がすなわち上死点Ｔよりも角度α２進んだ位置
となる。

次に、第７図に示す回転数Ｎ１よりも低い領域で再び位
置Ｍにて出力電圧Ｂがバイレベルになると上記同様フリ
ップフロップ回路２０がセットされ、コンデンサ２１７
が放電さ７する。

この時、第５図からもわかる様にＦ−Ｖ回路２２の出力
電圧２２０は、バイアス電圧Ｖｒ１よりも低いので、ト
ランジスタ２１６がＯＮするにもががわらず、Ｆ−ｖ回
路２２の出力電圧２２０は、放電電流１２に寄与せず、
放電電流１２は、下式に示す様になる。

上式かられかる様に、この領域では、放電電流１２の大
きさは、回転数にかかわらず一定値である、又充電電流
１１も上述した様に回転数にかかわらず一定値であるの
で、この領域では、フリップフロップ回路２０の出力電
圧Ｅが、ローレベルになる位置、すなわちサイリスタフ
のゲートへ供給される、トリガパルスの位置は、上死点
Ｔよりも常に一定角度進んだ位置となる。

以上の如く動作で、今点火時期演算回路１５の出力のみ
をサイリスタ７のゲートに供給した場合は、第７図に示
す様に進角特性は、実線で示す３０１の様な進角特性が
得られる。

又、信号コイル８の出力すのみが、サイリスタ７のゲー
１−に供給した場合は第７図の破線で示す３０２の進角
特性が得られる。

ここで、信号コイル８の出力すによる出力電圧Ｈ、信号
コイル８の出力ａにより演算された出力電圧Ｇとを連続
的にサイリスタ７のゲー）・に印加すると、第７図及び
第６図に示す角度関係に設定することによりどちらかが
先にサイリスタフのゲートに印加された信号電圧、 （
ＧかＨ）により、コンデンサ４の充電電荷が点火１次コ
イル５ａに印加され、点火２次コイル５ｂに高電圧を誘
起させ点火プラグ６に火花を飛ばすことになる。

従って後からの信号（ＧかＨ）がサイリスタフのゲート
に供給され、サイリスタ７がＯＮしてもコンデンサ４は
すでに放電しており電荷がなくなっているので点火コイ
ル５には、高電圧は誘起されない。

すなわち、第７図の回転数Ｎ２より高い領域では、第７
図の上死点Ｔよりα□だけ進んだ位置で点火し、回転数
Ｎ２より低い領域では、第７図の８点で点火することに
なる。

ここで゛Ｆ−■回路２２の故障により、その出力電圧が
第５図の一点鎖線で示す２２１の様な特性となると、第
７図の一点鎖線で示す３０３の進角特性となり、機関の
始動が困難となり、又、機関の低中速時の安定した運転
が出来なくなる。

この場合、信号コイル８の信号電圧ａを短絡するスイッ
チ２５を閉成すればＦ−■回路２２は動作しなくなり全
回転域において信号コイル８の信号電圧すのみでコンデ
ンサ４の充電電荷が点火１次コイル５ａに印加され、進
角特性は第７図の点線で示される３０２の特性となり、
緊急時に特に必要となる機関の始動と低中速時の運転が
可能となる。

又、上述した故障時には信号コイル８の信号電圧すをし
ゃ断するスイッチ２５を開放させても、或いはＦ−Ｖ回
路２２の出力を短絡させるスイッチ２６を閉成させても
、Ｆ−■回路２２の出力をしゃ断するスイッチ２７を開
放させても、点火時期演算回路１５の出力を短絡するス
イッチ２８を閉成させても、点火時期演算回路１５の出
力端子をしゃ断するスイッチ２９を開放させても同様な
効果が得られる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく種々
の実施態様を包含するものであり、又、そのためのスイ
ッチはすべて機械的なスイッチ機構について説明したが
、Ｉ・ランジスタ等の半導体開閉素子を用いても同様の
効果を発揮する。

以上の様にこの発明によれば、点火時期演算回路の故障
時にともなう異常作動にも機関の運転ができる優れた内
燃機関点火装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す電気回路図、第２
図は、角度位置検出装置の構造を示す正面図、第３図は
第１図中の１部分の動作線図、第４図は点火時期演算部
の詳細を示す電気回路図、第５図は第４図のＦ−Ｖ回路
２２の出力特性を示す動作線図、第６図は第１図の動作
を説明する動作波形図、第７図は実施例により得られる
点火時期特性図である。 図中、１は発電コイル、５は点火コイル、６は点火プラ
グ、７はサイリスク、８は信号コイル、］５は点火時期
演算回路、１９は波形整形回路、２０はフリップフロッ
プ回路、２１は演算回路、２２はＦ−Ｖ回路、２３はパ
ルス立下り検出回路、２４，２５，２６，２７，２８．
２９はスイッチで゛ある。 尚、図中同一符号は同一部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 点火コイルへの通電を制御する開閉素子、機関の回
   転に同期し上記機関の所定のクランク位置に対応した第
   １の角度信号と、この第１の角度信号の発生位置よりも
   所定角度遅れたクランク位置に対応した第２の角度信号
   を発生する角度位置信号検出装置、および上記第１の角
   度信号によって演算を開始し、機関の運転条件に応じた
   点火時期を演算する点火時期演算回路、上記第２の角度
   信号と上記点火時期演算回路の演算結果によって得られ
   た信号とを上記開閉素子に供給して、上記機関の所定回
   転数より高い場合は上記第１の角度信号を、上記所定回
   転数より低い場合は上記第２の角度信号を点火信号とし
   、上記点火時期演算回路の異常作動時に、上記第２の角
   度信号だけを点火信号とする回路手段を備えたことを特
   徴とする内燃機関点火装置。 ２ 上記回路手段は第１の角度信号を側路または開放さ
   せるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の内燃機関点火装置。 ３ 上記回路手段は点火時期演算回路の演算結果によっ
   て得られた信号を側路または開放させるようにしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内燃機関点火
   装置。 ４ 上記回路手段は点火時期演算回路を無効にさせるよ
   うにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   内燃機関点火装置。 ５ 上記角度位置検出装置は第１の角度信号を発生する
   第１の角度位置検出装置と、この角度信号の発生位置よ
   りも所定角度遅れたクランク位置に対応した第２の角度
   信号を発生する第２の角度位置検出装置を備えたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれ
   かに記載の内燃機関点火装置。