JPS60150478A - 内燃機関用無接点点火装置 - 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〕 本発明は内燃機関用無接点点火装置に関し、特に点火プ
ラグのミスファイヤを検出し、ミスファイヤを生じた時
、直ちに内燃機関を停止するものである。

〔従来技術〕

近年の排ガス対策として、排気触媒を使用する方法が一
般に採用されているがこの触媒方式では、ミスファイヤ
を生じた時、未燃焼ガスが触媒コンバータ内で燃焼する
為、触媒が高温にさらされ、熔けるという問題がある。

この為、温度センサを設置して、一定温度以上になると
、警告灯等で、運転者に警告する方式が既に実施されて
いる。

しかし、この方式では、ミスファイヤが始まってから、
警告灯の点灯までにタイムラグがある為、この間、触媒
が高温にさらされて、劣化するのは避けられない。

そこで従来、電流遮断式の点火装置においては、特開昭
５０−６９２７号公報や特開昭５０−６９２８号公報に
記載されるごとく、点火コイルの１次電圧と２次電圧と
を検出し、１次電流遮断時の２次電圧波形によって火花
の有無を検出し、失火検出時にランプやブザー等で警報
を発するものがあるが、高圧の２次電圧の検出をする必
要があるので回路構成が複雑で高価になると共に、点火
用コンデンサに蓄えられた電荷を点火コイルの１次コイ
ルに急激に流して点火するコンデンサ放電式の点火装置
〜の通用が困難であるという欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明は上記の欠点を解消するため、正常点火時と、ミ
スファイヤ（点火プラグに飛火しない）時とで、点火コ
イルの１次電圧波形が異なり、ミスファイヤ時は、１次
電圧波形の時間幅が長くなることに着目し、１次電圧波
形の時間幅が一定時間以上になった時に、点火装置の点
火出力を停止させることにより、簡単かつ安価な構成で
、コンデンサ放電方式の点火装置における失火時の不具
合を確実に防止することを目的とする。

〔実施例〕

以下、本発明による内燃機関用無接点点火装置を実施例
に従って詳細に説明する。以下の説明では、本発明を、
磁石発電機を用いた単気筒４サイクル内燃機関用電子式
無接点点火装置に通用した場合について説明する。

第１図は本発明による内燃機関用電子式無接点点火装置
の回路図を示す。

第１図において、磁石発電機のコンデンサ充電用発電コ
イル１が発生する主コンデンサ８の充電電流とは逆向き
の電流はダイオード５を通って流れ、大容量（数百μＦ
）の直流電源用コンデンサ１２を充電し、このコンデン
サ１２の充電電荷を本−発明装置の回路の直流電源とす
る。１１はサイリスタ１９、ツェナーダイオード１４お
よび抵抗１５より成る定電圧回路で電源電圧のピーク値
を一定値に抑えている。２は磁石発電機の回転子の回転
角度位置を検出する角度位置センサ、３．４．６．１０
ａはダイオード、７は点火用サイリスク８は主コンデン
サ、９は点火コイル、９ａ及び、９ｂは、それぞれ点火
コイル９の１次コイル及び２次コイル、１０は点火栓で
これらにより公知のコンデンサ放電式点火回路を構成す
る。１３は点火時期制御回路を示しており、同点火時期
制御回路１３にはコンデンサ１２の充電電圧、及び角度
位置センサ２の出力信号電圧が入力として加わり、サイ
リスタ７をトリガする信号電圧を出力する。

第２図は第１図に示した角度位置センサ２の構成図であ
る。

第２図において、磁石発電機の磁性体製ロータ（回転子
）　２０の外周には、回転の中心に対して必要進角幅だ
けの機械角を形成する幅の広い突起２１が設けられてお
り、ロータ２０の外周に対向して配置した永久磁石２３
と信号発生用コイル２４とを有する電磁ピックアップよ
りなる角度位置センサ２にはロータ２０の１回転につき
必要進角幅だけずれた正及び負の信号電圧が発生する。

第３図は第１図に示した点火時期制御回路１３の内部回
路図である。第１図に示したコンデンサ１２の端子電圧
は脈動するため、それを第３図中の０１１１子Ｖｉｎよ
り定電圧回路５ｏに導いて安定化し、定電圧■１を得る
。この定電圧■十は以下に説明する比較器、論理回路、
定電圧回路、フリップフロップ、ゲート回路等の電源と
して用いられる。角度位置センサ２の出力は第３図中の
端子Ａに導かれ、次に抵抗１０１１０２．１０３により
適当な電圧値でバイアスされた後、比較器１００及び２
００の入力の１つに印加される。比較器１００の他方の
入力は、抵抗１０４と抵抗１０５との接続点に接続され
、また比較器２００の他方の入力は接地されている。そ
して、比較器１ｏｏの出力はフリップフロップ３００の
セント信号とし、また、比較器２００の出力はフリップ
フロップ３００のリセット信号として用いられると同時
に、フリップフロップ３５０のセント信号として用いら
れる。また、フリップフロップ３５０のリセット端子は
、抵抗３６１を介して電源■＋に接続されると共に、ア
ナログスイッチ３６０に接続され、同アナログスイッチ
３６０は、Ｑ出力が“１′の時に閉じてリセット端子Ｒ
を接地し、以後その状態を保持するようにしである。こ
こで、フリップフロップ３００のセント信号の立ち上が
り位置は、高速固定進角位置θＨと一致させてあり、リ
セット信号の立ち上がり位置は低速固定進角位置θしと
一致させである。

演算用コンデンサ１０８はアナログスイッチ６００及び
７００が共に開いている状態では、定電流目路４００に
より定電流ｉｃで充電され、反対にスイッチ６００が閉
し、スイッチ７００が開いている状態では第３図の如く
定電流充電電流ｉｃ及び、定電流回路５００による定電
流放電電流ｉｄが流れるが、ここでｔｄ＞ｉ　ｃとなる
ように設定しであるため、演算用コンデンサ１０８の電
荷は定電流１ｄ−ｉｃで放電することになる。スイッチ
６００はフリップフロップ３００のＱ出力が“Ｉ”のと
き閉しるように構成されており、スイッチ７００はＯＲ
回路９１０の出力が“１”の時に閉しるように構成され
ている。抵抗器１０６及び１０７により定電圧■＋を分
圧し、抵抗器１０７の両端に基準電圧Ｖｓを得、この基
準電圧Ｖｓと演算用コンデンサ１０８の端子電圧とを比
較器８００の入力とし、比較器８００の出力、フリップ
フロップ３００のＱ出力、及びフリップフロップ３５０
のＱ出力はＡＮＤ回路９００の入力に接続され、ＡＮＤ
回路９００の出力と比較器２００の出力とはＯＲ回路９
１０の入力に接続されている。そしてＯＲ回路９１０の
出力信号を出力端子■より点火信号として送り出すと共
に、ＯＲ回路９１０の出力が“１”の時にスイッチ７０
０を閉じ、演算用コンデンサ１０８の電荷を瞬時に完全
放電させる。

第１図において、３０はミスファイヤ時点火停止回路で
、点火コイル９の１次コイル９ａと主コンデンサ８の接
続点に抵抗３１の一端を接続し、他端はダイオード４１
のカソードに接続し、一方ダイオード４１のアノードは
接地しである。抵抗３１とダイオード４１との接続点に
は、それぞれ抵抗３３．３８を介してトランジスタ４４
、及び４６のベースが接続しである。トランジスタ４４
のコレクタにはコンデンサ４７、抵抗３４を接続し、抵
抗３４の他端は電源■１へ、又、コンデンサ４７の他端
は抵抗３５とダイオード４２のカソードとに接続すると
共に、比較器４９の子端子へ接続しである。抵抗３５の
他端及びダイオード４２のアノードは接地しである。比
較器４９一端子は抵抗３６と３７の接続点に接続し、抵
抗３６の他端は電源■＋へ、又、抵抗３７の他端は接地
しである。比較器４９の出力はトランジスタ４５のベー
スに接続してあり、トランジスタ４５とトランジスタ４
６のコレクタは共に抵抗３９の一端に接続し、抵抗３９
の他端は電源■＋へ、又トランジスタ４５．４６のエミ
ッタは両者共接地しである。トランジスタ４５．４６の
コレクタはフリップフロップ６０のセント端子へ、又リ
セット端子はアナログスイッチ４０及び抵抗４８の一端
が接続してあり、抵抗４日の他端は電源Ｖ＋へ、又、ア
ナログスイッチ４０の他端は接地しである。フリップフ
ロップ６０のＱ出方はダイオード４３を介して点火用サ
イリスタフのゲートに接続しであると共に、アナログス
イッチ４ｏの制御端子に接続しである。

以上述べた構成において点火時期制御回路１３の動作を
第４図に示した波形図を参照して説明する。

角度位置センサ２には、第４図（Ａ）に示すように、ロ
ータ２ｏの１回転にっき１サイクルの信号電圧が発生す
る。この信号電圧の正方向電圧と同期して、比較器１０
０の出方には第４図（Ｂ）に示すようなパルス信号が発
生し、他方、負方向電圧と同期して比較器２００の出方
には第４図（Ｃ）に示すようなパルス信号が発生ずる。

比較器１００の出力はフリップフロップ３００のセット
信号とし、比較器２００の出力はフリップフロップ３０
０のリセット端子、同時にフリップフロップ３５０のセ
ット信号として用いられる。比較器１００の出力信号の
立ち上がり位置は高速固定進角位置θＨと、また、比較
器２００の出力信号の立ち上がり信号位置は低速固定進
角位置θしとそれぞれ一致させであるので、フリップフ
ロップ３００のＱ出力は、第４図（Ｄ）に示したように
、高速固定進角位置θＨで“１”に立ち上がり、低速固
定進角位置θしで“０”に立ち下がる。既に述べた通り
、フリップフロップ３００のＱ出方が１”の時にスイッ
チ６００は閉じるため、第４図（Ｆ）に示すように、定
電流ｉｃにより充電されていた演算用コンデンサ１０８
の電荷は第４図（Ｂ）に図示のセント信号の立ち上がり
位置（高速固定進角位置θＨ）より定電流１ｄ−ｉｃで
放電し始め、演算用コンデンサ１０８の端子電圧は低下
し２始める。そして、この演算用コンデンサ１０８の端
子電圧と抵抗器１０６及び１０７により設定された基準
電圧Ｖｓとを比較器８００により比較すると、（演算用
コンデンサ１０８の端子電圧）＜（抵抗器１０６．１０
７の分圧点の電圧ＶＳ）の時、比較器８００の出力は′
ｌ″となる（第４図（Ｇ））。ここで、第４図は内燃機
関が中速の場合の進角時の状態を表わしており、低速固
定進角時、及び高速固定進角時の状態については後述す
る。フリップフロップ３５０は、磁石発電機のロータ２
０が回転し始め、定電圧Ｖ÷が発生ずるとりセットされ
、そのＱ出力は“０″になるが、比較器２００の第１発
註の出力によりその端子Ｓにセント信号が入るとＱ出力
は“ｌ”となり、ごのＱ出力信号によりアナログスイッ
チ３６０を閉じてフリップフロップ３５０のリセット端
子■７を接地し、以後停止するまでこの状態を持続する
。比較器８００の出力とフリップフロップ３５０のＱ出
力とはＡＮＤ回路９００の入力に導かれ、ＡＮＤ回路９
００の出力は、第４図（Ｉ（）に図示のようになる。そ
して、ＡＮＤ回路９００の出力と比較器２００の出力と
はＯＲ回路９１０の入力に導かれ、ＯＲ回路９１０の出
力（第４図（Ｉ））にサイリスタ７をトリガさせるため
の点火信号が発生する。この点火信号が“１”になると
、スイッチ７００が閉じるので、演算用コンデンサ１０
８の電荷は点火信号の立ち上がり位置で瞬時に完全放電
する。そして、スイッチ６００及び７００が共に開く位
置、すなわち点火信号の立ち下がり位置より演算用コン
デンサ１０８に対し再び定電流ｉｃによる充電が開始さ
れ、演算用コンデンサ１０８の端子電圧は第４図（Ｆ）
に図示のように上昇する。

第５図は第３図に示した演算用コンデンサ１０８の端子
電圧の波形図を示す。低速固定進角時、中速進角時、高
速固定進角時の各状態における演算用コンデンサ１０８
の端子電圧の波形は、第５図図示のＮし、ＮＭ、ＮＨの
ようになる。すなわち、低速固定進角時は演算用コンデ
ンサ１０８の充電時間が長いため、第５図の中のＮしの
如く高速固定進角位置θＨにおいて達する充電電圧が高
くなり、次に放電電圧が基準電圧Ｖｓまで低下する角度
位置は低速固定進角位置θしより遅れるので、ＯＲ回路
９１０により低速固定進角位置θしで点火が行われる。

そして、演算用コンデンサ１０８の放電電圧がθしにお
いて基準電圧Ｖｓに等しくなるような内燃機関回転速度
ＮＴＬ以下では、点火位置ば低速固定進角位置θしにと
どまることになる。

内燃機関の回転速度が上昇すると充電時間が短くなるた
め、θＨにおける演算用コンデンサ１０日の充電電圧は
低くなり、このため演算用コンデンサ２０８の放電電圧
が基準電圧Ｖｓまで低下する位置は徐々に進角側へ移行
してθしより進むことになる。つまり、ある回転速度ま
で上昇すると、低速固定進角位置θＬより進角し始める
。この進角開始後の状態が第５図のＮＭで示しである。

さらに内燃機関の回転速度が上昇すると、点火時期は高
速固定進角位置θＨに近づき、やがて演算用コンデンサ
１０８の充電電圧は第５図図示のＮ。

の如く、θＨでも基準電圧ｖｓより低くなる。そして、
演算用コンデンサ１０８の充電電圧がθＨにおいてＶｓ
に達する内燃機関回転速度Ｎ７８以上では比較器８００
の出力は常に“１″となり、点火時期は、フリップフロ
ップ３００のＱ出力が“１”に立ち上がる位置、すなわ
ち高速固定進角位置θ１となる。つまり内燃機関回転速
度が上記の臨界高回転速度Ｎ　Ｔ　Ｈ以上に上昇しても
点火時期はθＨに固定される。

以上に説明した点火角度の内燃機関回転速度に対する変
化の状況を第７図に示す。

次に、始動時、すなわち、磁石発電機が回転し始める時
の動作を、第６図を参照して説明する。

第６図において、（Ｃ）は定電圧回路５０の出力電圧■
十を示す。いま、磁石発電機がθＲの位置から回転し始
めたとすると、定電圧回路５０の出力電圧は直ちに■＋
に達し、定電流電源４００を介して演算用コンデン１０
８の充電を開始する。

しかし、磁石発電機の発電コイル１の第１サイクルの発
生電圧によるコンデンサ１０８の充電電圧は、第６図（
Ｂ）に破線で示した定常回転速度時の充電電圧とは異な
り、一般的に充電角度範囲が狭いので、第６図（Ｂ）に
実線で示したように、放電を開始する角度位置θＨにお
ける演算用コンデンサ１０８の充電電圧は、破線で示し
た定常回転速度時の充電電圧と比べ低くなる。そして、
θＨにおいてフリップフロップ３００がセントされ、そ
のＱ出力が“１”になると、スイッチ６００は閉じ、演
算用コンデンサ１０８は放電を始めるが、演算用コンデ
ンサ１０Ｂの充電電圧が低いため、演算用コンデンサ１
０８の放電電圧は、第６図（Ｂ）に実線で示したような
進角した角度位置θし′で基準電圧■ｓに達し、比較器
８００の出力は“ｌ”に立ち上がる。しかし、フリップ
フロップ３５０は、それより前に電源電圧が■＋に立ち
」二がった時にリセットされ、そのＱ出力は“０″にな
っているので、ＡＮＤ回路９００の出力は“０”になっ
ており、θＬ′において点火が行なわれることはない。

その次の角度位置θしにおいて比較器２００の出力が“
１”に立ち上がると、ＯＲ回路９１０を経て点火信号を
出力し、同時にフリップフロップ３５０はセントされる
ので、そのＱ出力は“１”に変わり、アナログスイッチ
３６０を閉じフリップフロップ３５０のリセット端子Ｒ
を接地し“０″レヘルに保つので、そのＱ出力は、その
後内燃機関が停止するまで、“１”の状態を維持する。

従って、発電コイル１の発電電圧の２サイクル時以降の
進角信号（比較器８００の出力）は、ＡＮＤ回路９００
を、次にＯＲ回路９１０を経て点火信号を出力する。

次にミスファイヤ時点火停止回路３ｏの動作について説
明する。ＯＲ回路９１０の点火信号により点火用サイリ
スタ７がターンオンすると、主コンデンサ８の電荷は点
火コイル９の１次コイル９ａを通って急激に放電し、こ
の時の放電電流により、主コンデンサ８と１次コイル９
ａの接続部電圧は、第８図（イ）の如く負電圧となる。

ここで、点火プラグ１０が正常にブレークしている時は
、実線で示ずａの如く、時間τの間、負電位となってい
るが、点火プラグのギャップ過大、あるいは、カーボン
の堆積等により、ブレークしなかった時は、一点鎖線で
示すｂの如くτより長い時間τ′の間食電位となる。こ
の負電位となる時間は、主コンデンサ８の容量と点火コ
イル９の１次コイル９ａ及び２次コイル９ｂの抵抗値、
インダクタンスにより決り、回転数に関係なく一定であ
る。正常点火時は時間τの間、トランジスタ４４及び４
６はそのベース・エミッタ間が逆にバイアスされＯＦＦ
となる。そして、トランジスタ４４のコレクタ電圧ば、
コンデンサ４７及び抵抗３５により微分され、抵抗３５
の端子間電圧は第８図（ロ）の実線の如くとなる。この
電圧は、抵抗３４．３５の抵抗値及びコンデンサ４７の
容量で決る一定の時定数τ０で低下するが、正常点火時
は、抵抗３６．３７で決る基準電圧Ｖａに達するより以
前にトランジスタ４４がＯＮとなり、比較器４９の出力
は第８図（ハ）の実線の如くなる。一方、トランジスタ
４６のベース電圧は第８図（ニ）の実線の如く、τの間
、負電位となり、この間トランジスタ４６はＯＦＦする
。上記（ハ）と（ニ）により、正常点火時はトランジス
タ４５と４６のコレクタ接続点には第８図（ホ）の実線
で示す如く電圧が発生しない。すなわち、フリップフロ
ップ６０のセント信号は発生しない。一方、ミスファイ
ヤ時は、前述の如くτがτ′と長くなり、抵抗３５の端
子間電圧は第８図（ロ）の一点鎖線の如く、トランジス
タ４４、及び４６がＯＮとなるより以前に基準電圧Ｖａ
に達し、比較器４９の出力は第８図（ハ）の一点鎖線の
如くとなる。従って、トランジスタ４５と４６のコレク
タ接続点には第８図（ホ）の一点鎖線で示す如く電圧が
発生し、これによりフリップフロップ６０はセントされ
、Ｑ信号は“１”となり、点火用サイリスタ７のゲート
に出力すると共に、アナログスイッチ４ｏを閉じてフリ
ップフロップ６０のリセット端子を短絡するため、磁石
発電機のコンデンサ充電用発電コイルｌの出力は点火用
サイリスタ７により短絡され続け、以後の点火を停止す
る。

尚、始動時、すなわち磁石発電機が回転し始める時のフ
リップフロップ６０の動作は、点火時期制御回路１３内
のフリップフロップ３５０の動作と同様のため省略する
。

以上の説明より明らかなように、抵抗３４．３５、コン
デンサ４７で決る時定数τ０を、あらかじめτ〈τ０〈
τ′となるよう設定しておけば、ミスファイヤ時に確実
に点火を停止することが出来、従って触媒の劣化を防止
することが出来る。

面、上述した実施例では、τ０の設定として、Ｉ・ラン
ジスタ４４のコレクタ電圧の微分回路と比較器とを用い
ているが、当然ながら単安定マルチを使用しても良い。

又、磁石発電機を電源とするものに限らず、バッテリ電
源による、コンデンサ放電式点火装置でも良い。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明においては、点火用コンデンサ
に蓄えられた電荷を点火コイルの１次コイルに急激に放
電して点火させるコンデンサ放電式の内燃機関用無接点
点火装置において、点火コイルの１次コイル電圧発生時
間が設定値より大となったのを検出して点火停止回路に
より以後の点火を停止するから、１次コイル電圧発生時
間を検出するのみの簡単かつ安価な構成でもって、コン
デンサ放電式の点火装置における失火発生時の、内燃機
関を運転し続けることによる不具合を、確実に防止する
ことができるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による内燃機関用電子式無接点点火装置
の全体的構成を示す概略回路図である。 第２図は第１図に図示の角度位置センサ２の概咄構成を
示す一部破断斜視図である。 第３図は第１図に図示の点火時期制御回路１３の概略電
子回路図である。 第４図は第３図に図示の点火時期制御回路１３の電子回
路の各部の信号波形図である。 第５図は第３図に図示の点火時期制御回路１３の中の演
算用コンデンサ１０８の充放電端子電圧波形の内燃機関
回転速度による変化を示す信号波形図である。 第６図は内燃機関の始動時における、第３図に図示の点
火時期制御回路１３の定電圧電源５０の出力電圧と、演
算用コンデンサ１０８の充放電電圧との変化を示す波形
図である。 第７図は内燃機関回転速度に対する点火角度の変化を示
す特性図である。 第８図は第１図に図示のミスファイヤ時点火停止回路３
０の各部波形図である。 １・・・磁石発電機のコンデンサ充電用発電コイル。 ２・・・角度位置センサ、７・・・半導体開閉素子をな
す点火用サイリスク、８・・・点火用コンデンサをなす
主コンデンサ、９・・・点火コイル、９ａ、９ｂ・・・
それぞれ点火コイル９の１次コイル及び２次コイル。 １０・・・点火栓、１３・・・点火時期制御回路、３０
・・・ミスファイヤ時点火停止回路。 代理人弁理士　岡　部　隆 第１図 第　２　図 ０ と１ 第５図 第６図 第７図 ＮＴＬ　ＮＴＨ−ａ−Ｎ 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 点火用コンデンサと、点火時期に点火用コンデンサに蓄
   えられた電荷を点火コイルの１次コイルに急激に流す為
   の半導体開閉素子とを備えるコンデンサ放電式の内燃機
   関用無接点点火装置において、前記点火コイルの１次コ
   イル電圧発生時間が設定値より大となったのを検出して
   以後の点火を停止する点火停止回路を備える内燃機関用
   無接点点火装置。