JPS6054507B2 - 機関点火装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は機関の回転に対応して発生する点火信号に
基づいて点火コイルの給電回路に直列接続 されたトラ
ンジスタを開閉制御して点火電圧を発生させる電流遮断
型の機関点火装置に関するものである。

第１図はこの種の点火装置の従来例を示すもので、同
図において、１は機関の回転に同期して交流電圧の点火
信号を発生する磁気ピックアップ、２は上記点火信号に
該点火信号の大きさに対応した直流電圧をバイアス（重
畳）させるバイアス回路で、トランジスタ２０１ダイオ
ード２０２コン’デンサ２０３抵抗２０４、２０５、２
０６、２０７、２０８、２０９から構成されている。

３は上記点火信号とバイアス電圧との重畳出力を抵抗４
を介して受け開閉パルスを発生するシユミツト回路から
成る波形整形回路で、トランジスタ３０１、３０２、抵
抗３０３、３０４、３０５から構成されている。

５はバッテリ６による点火コイル７の給電回路に電流検
出用抵抗８と共に直列に接続されたダーリントン出力ト
ランジスタ、９は上記波形整形回路３の出力と電流検出
用抵抗８の電流検出出力とにより上記出力トランジスタ
５をその電流立上り時には飽和領域で動作させ、電流が
一定値例えば萌に達した後は活性領域にて定電流制御さ
せるドライブ回路である。

この様に構成されたものにあつて、機関の始動前で磁
気ピックアップ１から点火信号が発生していないときに
は、バイアス回路２のバイアス電圧Ｖ、は分圧抵抗２０
５、２０６によつて決定され波形整形回路３のスイッチ
ング動作電圧■２より若干低い初期バイアス電圧■，ｓ
に設定されている。

機関が始動されると磁気ピックアップ１は第２図ａで示
す如く交流電圧の点火信号を発生し、この点火信号は第
２図ｂに示す如くバイアス回路２のバイアス電旺Ｎ１と
重畳され、この重畳出力が波形整形回路３のスイッチン
グ動作電圧Ｖ２に達したときトランジスタ３０１は０Ｎ
１トランジスタ３０２は０ＦＦし（第２図ｃ参照）、こ
の出力はドライブ回路９を介して出力トランジスタ５を
ＯＮさせて点火コイル７に１次電流を供給させ、次に上
記重畳出力が上記スイッチング動作電圧Ｖ２以下に下つ
たとき上記の作用で出力トランジスタ５を０ＦＦさせ点
火コイル７に点火電圧を発生させて機関点火を行なう。
磁気ピックアップ１からの点火信号は機関の回転の上昇
に対応してその大きさが増大し、この点火信号によつて
コンデンサ２０３は抵抗２０８，２０９による分圧回路
と、ダイオード２０２を介して充電された点火信号電圧
に対応した大きさの直流電圧を発生し、トランジスタ２
０１と抵抗２０６を介して該直流電圧に相当した大きさ
のバイアス電圧を点火信号に重畳させる。

従つて、点火信号はバイアス電圧Ｖ１の上昇によつて機
関回転数の上昇に従つて押し上げられるため、これがス
イッチング動作電圧Ｖ２に達する角度時期（出力トラン
ジスタ５の閉路時期）は進んだ時期となりトランジスタ
５の閉路角度幅は機関の回転数の上昇に対応して大きく
なる。即ち、出力トランジスタ５の閉路率は低速では小
さく高速では大きくして点火コイル７の通電時間幅を回
転数変動にか）わらす一定となる如く制御することによ
り特に低速時の電力損失を軽減ししかも高速時の点火能
力を確保できる。ところて、機関の寒冷始動時等の極め
て低い回転数においても機関点火を可能とするためには
この低回転数に対応した小さな値の点火信号電圧であつ
ても波形整形回路のスイッチング動作電圧Ｖ２を越え得
る様に初期バイアス電圧Ｖｌ，とスイッチング動作電圧
■２の差を設定する必要があり、通常この差電圧（■２
−■１，）は数百ミリＶ程度の低い値に設定される。

一方、機関が起動しアイドリング回転数になれば点火信
号はその数十倍の大きさになるため点火信号の立上りの
傾きは第２図のものに比し急峻なものとなり、上述の如
く始動可能回転数を下げるべく上記差電圧（Ｖ２−Ｖｌ
，）を小さく設定すればバイアス電圧と点火信号の重畳
電圧がスイッチング動作電圧Ｖ２に達する角度時期は第
２図ｂに対して大きく進み出力トランジスタ５の閉路率
は一挙にほＳ゛５０％まて増大する。その後の機関回転
数の増大に対しては上述の如くバイアス電圧Ｖ１の増大
により出力トランジスタ５の閉路率は最高８０％付近ま
で増大制御される。従つて機開始動時を除いた通常の機
関運転状態における閉路率制御範囲は５０％〜８０％で
、最低で５０％であるため、制御範囲が狭く、又一般に
よく利用される４気筒４サイクル機関の場合、アイドル
付近の回動数では出力トランジスタ５の閉路期間が長く
なりすぎ、電力損失の増大、出力トランジスタ５の発熱
等の問題があつた。この発明は上記実情に鑑みてなされ
たものであつて、アイドルリング付近の閉路率を更に小
さくすることを可能にすると共に極小回転でも点火動作
を可能とし得る機関点火装置を提供しようとするもので
ある。以下図に示すこの発明の一実施例について説明す
る。

即ち、第３図において、１０は２つの入力端子１０１，
１０２を有し、この各入力端子の入力電圧の大小関係に
対応してレベル反転する出力を出力端子１０３に発生す
る差動増幅器から成る波形整形回路でトランジスタ１０
４，１０５抵抗１０６，１０７，１０８から構成されて
いる。この一方の入力端子１０１には磁気ピックアップ
１が抵抗４を介して接続されており、又、該磁気ピック
アップ１の点火信号によつて抵抗２０８ダイオード２０
２を介して充電されるコンデンサ２０３の直流電圧を抵
抗１１を介して受け該直流電圧に対応するバイアス電圧
を点火信号に重畳させるトランジスタ２０１が抵抗１２
を介して上記ピックアップ１に接続されている。１３は
抵抗、１４，１５はダイオードである。

１６は電流検出抵抗８の出力が規定レベルに達したとき
出力を発生するレベル検出回路であり、該回路の出力と
上記波形整形回路１０の出力を受けて出力トランジスタ
５を制御するドライブ回路９はトランジスタ９０１，９
０２抵抗９０３，９０４，９０５，９０６から構成され
ている。

１７は上記レベル検出器１６の出力を抵抗１８を介して
受け定電圧ダイオード１９を介して上記コンデンサ２０
３の充電を制御するトランジスタである。

２０は点火信号に初期バイアス電圧を重畳させる初期値
バイアス設定回路で互いに直列な抵抗２００１，２００
２と定電圧ダイオード２００３と、該定電圧ダイオード
２００３の定電圧をエミツタホロア抵抗２００４に与え
るトランジスタ２００５とから構成されている。

２１は機関回転数に応じた電圧出力を波形整形回路１０
の他方の入力端子１０２に与え該回路１０のスイッチン
グ動作電圧■２を設定するスイッチング動作レベル設定
回路で、上記定電圧ダイオード２００３の定電圧より若
干（数百ミリＶ）高い分圧抵抗２００１，２００２の分
圧電圧（第１の電圧）をエミツタホロア抵抗２１０１に
与えるトランジスタ２１０２と、それより相当高い分圧
抵抗２１０３，２１０４の分圧電圧（第２の電圧）を上
記エミツタホロア抵抗２１０１に与えるトランジスタ２
１０５と、該エミツタホロア抵抗２１０１の電圧出力を
波形整形回路１０の他方の入力端子１０２に与える抵抗
２１０６と、更に上記コンデンサ２０３の電圧が規定値
に達するまで上記トランジスタ２１０５の作動を無効と
する回路を構成するトランジスタ２１０７，２１０８抵
抗２１０９，２１１０，２１１１定電圧ダイオード２１
１２とから構成されている。

次にこの様に構成されたものにつきその動作を説明する
。

先す、機開始動前の機関停止状態においては、差動増幅
器の一方の入力端子１０１に与えられるバイアス電圧Ｖ
１は初期値バイアス設定回路２０において定電圧ダイオ
ード２００３の定電圧をベースに受けるトランジスタ２
００５のエミツタホロア抵抗２００４に発生する規定の
初期バイアス電圧■１Ｓに決定され、又、スイッチング
動作電圧を決定する他方の入力端子１０２に与えられる
電圧Ｖ２は、上記定電圧ダイオード２００３の定電圧よ
り数百ミリボルト高い分圧抵抗２００１，２００２の分
圧電圧をベースに受けるトランジスタ２１０２のエミツ
タホロア抵抗２１０１に発生する第１の電圧■１，に決
定され、差動増幅器は一方のトランジスタ１０４が０Ｆ
Ｆ１他方のトランジスタ１０５が０Ｎし、このためドラ
イブ回路９のトランジスタ９０１，９０２は０Ｎし、出
力トランジスタ５は０ＦＦ状態にある。次に機関の始動
のためにこれがクランキングされると、磁気ピックアッ
プ１は交流電圧の点火信号を発生しこの点火信号は第４
図ａに示す如く上記初期バイアス電圧■１，に重畳され
、この重畳出力が差動増幅器の他方の入力端子電圧Ｖ２
３に達したときそのトランジスタ１０４が０Ｎ１トラン
ジスタ１０５が０ＦＦに反転し、出力端子１０３の出力
は第４図ｂに示す如くＨレベルになりドライブ回路９を
介して出力トランジスタ５を０Ｎし、点火コイルの給電
を開始させる。

次に上記重畳出力がスイッチング動作電圧（■１＝■１
Ｓ）以下になれば上記とは逆の動作て出力トランジスタ
５はＯＦＦされ点火コイル７に点火電圧を発生して機関
点火が行なわれる。即ち、この機開始動時には点火信号
自身の電圧の大きさとしては、差動増幅器の各入力端子
１０１，１０２に与えられる上記各設定電圧■１Ｓと■
？の差を越えるものであればよく、該差電圧（Ｖ２，二
Ｖｌ，）は任意に小さく設定できるため始動可能最小回
転数を小さくすることが可能である。一方、コンデンサ
２０３は磁気ピックアップ１の点火信号によつて抵抗２
０８ダイオード２０２を介して充電される回転数に対応
した大きさの直流電圧を発生する。

さて、機関がクランキングにより起動すれば低いクラン
キング回転数から一挙にアイドリング回転数に上昇する
が、このアイドリング回転数は通常６００ｒ′Ｐｍ程度
で、これより若干低い４００〜５００ｒｐｍの回転数に
達すればコンデンサ２０３の電圧は定電圧ダイオード２
１１２を介してトランａジスタ２１０８を０Ｎさせトラ
ンジスタ２１０７を０ＦＦさせる。

このためトランジスタ２１０５は分圧抵抗２１０３，２
１０４によつて決定される高い電圧に相当する第２の電
圧■２Ｒを差動増幅器の他方の入力端子１０２に与え、
そのスイッチ・ング動作電圧Ｖ２をその第２の電圧Ｖ２
Ｒに設定変更させる。従つてこのアイドリング回転数に
おいては、第５図に示す如く差動増幅器のスイッチング
動作電圧Ｖ２は点火信号に重畳されるバイアス電圧■１
に対し数ボルト高い第２の電圧■４に設定さ）れるため
、点火信号自身の零クロス付近で差動増幅器はスイッチ
ング動作することなく充分立上つた付近でスイッチング
動作するため、その出力（第５図ｂ）によつて作動され
る出力トランジスタ５の閉路率を５０％より小さい２０
〜３０％付近までも小さいものとすることが可能である
。従つてアイドリング回転時に出力トランジスタ５の０
Ｎ期間が長くなりすぎることを防止し電力損失の軽減、
出力トランジスタの発熱等の防止を可能とし得るもので
ある。

尚、図では示していないが差動増幅器のスイッチング動
作電圧を決定する入力端子１０２には、そのトランジス
タ１０４の０Ｎと同期して上記スイッチング動作電圧■
ぉより若干低い値の電圧値にその入力電圧を低下させる
手段を付加するものであり、この場合、スイッチングヒ
ステリシスを容易にもたせることができ、しかも上記電
圧Ｖ２が回転数によつて増大変更されるものであるから
、ヒステリシス幅は回転数によつて増大しノイズ耐量が
増加できることになる。

一方、この出力トランジスタ５の閉路率は回転変動にか
）わらす所望の０Ｎ期間を与えるべく機関回転数に対応
して制御される。

即ち、トランジスタ２０１は回転数に対応するコンデン
サ２０３の直流電圧をベースに受けてエミツタホロア分
圧抵抗１２，１３に与え、この分圧電圧をバイアス電圧
として点火信号に重畳させる。このバイアス電圧Ｖ１は
回転数の上昇に対応して増大させるためこの重量出力が
スイッチング動作電圧（Ｖ２＝Ｖ２Ｒ）に達する角度位
置は回転数の上昇に従つて進み出力トランジスタ５の閉
路率は増大制御される。この場合、出力トランジスタ５
の閉路率は機関の通常の運転中の最低回転数であるアイ
ドリング回転数に適する５０％以下の小さい値から回転
数の上昇に従つて連続的に増大制御されることになる。
尚、トランジスタ１７は点火コイル７の１次電流検出抵
抗８の出力が規定値に達したとき０Ｎし、この０Ｎ期間
中コンデンサ２０３の充電を阻止する。

この０Ｎ期間に対応してコンデンサ２０３は点火信号に
よる充電途中の早い時期に充電は阻止され、又抵抗２０
７を介して放電し充電々圧が低下して点火信号に重畳さ
れるバイアス電圧Ｖ１を減少させ、長すぎる出力トラン
ジスタ５の０Ｎ期間を必要にして最小の値にする如く出
力トランジスタ５の閉路率を制御するものであり、又、
電流検出抵抗８のレベルを検出するレベル検出器１６の
出力は点火コイル７の１次電流が規定値に達すればトラ
ンジスタ９０２の導通を制御して１次電流が該規定値を
保持する様に出力トランジスタ５を活性領域で駆動させ
て規定値以上１次電流が増大するを防止するものてある
。尚、上記実施例における定電圧ダイオード１９，２０
０３，２１１２は単数又は複数のダイオードあるいはト
ランジスタのＰＮ接合の順方向電圧降下を利用し得るこ
とは云うまでもない。

以上の如くこの発明は点火信号の波形整形回路を差動増
幅器によつて構成し、この差動増幅器のノー方の入力端
子には点火信号と機関回転数に比例するバイアス電圧と
の重畳出力を与え、他方の入力端子には、該差動増幅器
自身の動作レベルを決定するスイッチング動作レベル設
定回路の出力電圧を与え、この出力電圧を回転数によつ
て変化さ．せて差動増幅器自身のスイッチング動作レベ
ルを変化させたことにより、機関の極低速における点火
信号電圧の極めて小さいときにも点火動作を可能とし得
、しかも通常運転中の最低回転のアイドル回転において
もこの回転数に適した小さい閉路゛率から機関回転の上
昇に従つて増大する閉路率の制御が可能となり、従つて
アイドル回転も含めて広範囲な回転領域で最適な閉路率
制御が可能となる。更には、差動増幅器の２つの入力端
子の一つを利用して差動増幅器自身のスイッチング動作
レベルを変更制御するものであるから、他のもう一つの
入力端子に与えられるバイアス電圧と点火信号との重畳
出力とは回路的に干渉することなく両人力のレベル関係
を設定できるものであるから、極めて高精度な制御が可
能となると共に各電圧レベルの設定が容易で製作のバラ
ツキが少なく多量生産に適したものとなる。しかも、ス
イッチング動作ヒステリシスの付加も容易で、この場合
にはヒステリシス幅は回転数によつて増大できるからノ
イズ耐量を大きくでき耐ノイズ性能にすぐれたものにで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す電気回路図、第２図は第１図の動
作説明図、第３図はこの発明の一実施例を示す電気回路
図、第４図、第５図は第３図の動作説明図である。 図中、１は磁気ピックアップ、２はバイアス回路、５は
出力トランジスタ、６はバッテリ、７は点火コイル、８
は電流検出抵抗、９はドライブ回路、１０は波形整形回
路、２０は初期値バイアス設定回路、２１はスイッチン
グ動作レベル設定回る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 機関の回転に同期しかつその回転数に応じた大きさ
   の点火信号を発生する磁気ピックアップ、点火コイルの
   １次給電回路の閉路率を制御すべく機関の回転数に対応
   するバイアス電圧を発生して上記点火信号に重畳させる
   バイアス回路、機関の始動時とアイドル時とで大きさが
   変化するような機関の回転数に応じて変化制御される設
   定電圧を発生するスイッチング動作レベル設定回路、上
   記点火信号とバイアス電圧との重畳電圧を受ける入力端
   子と上記設定電圧を受ける入力端子を有し該入力端子の
   入力電圧の大小関係によつてレベル反転する出力を発生
   する差動増幅器、及び上記差動増幅器の出力によつて点
   火コイルの１次給電回路を開閉する出力トランジスタを
   備え、上記バイアス電圧と設定電圧によつて決定される
   上記差動増幅器の各入力端子電圧間の電位差が機関始動
   時にはこの時における上記点火信号電圧より小さい第１
   の電位差となり、機関アイドル時にはこの時の上記点火
   信号電圧よりは小さく上記第１の電位差よりも充分大き
   い第２の電位差となるように上記設定電圧の大きさを回
   転数によつて機関の始動時とアイドル時とで変更制御し
   たことを特徴とする機関点火装置。