JPS6054508B2 - 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は機関の回転に対応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、２０
６、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
せるドープ回路てある。

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Ｖ１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Ｖ２より若干低い初期バイアス電圧ＶｌＳ
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■２に達したときそのトランジスタ３０１は
０Ｎ１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０Ｎ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
下つたとき上記と逆の作用で出力トランジスタ５を０Ｆ
Ｆ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２０１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■Ｎ１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■２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の閉路率を低速ては小
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。ところで、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Ｖｌ５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（Ｖ２
−■１，）は数百ミリ■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図のものに比して急峻なものとなり、上述の
如く始動可能回転数を下けるべく上記差電圧（Ｖ２−Ｖ
ｌ，）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■１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
機関進転状態における閉路率制御範囲は５０％〜８０％
で、最低でも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
ドル付近の回転数では出力トランジスタ５の閉路期間が
長くなりすぎ、アイドル付近をも含めた正確な閉路率制
御は困難て電力損失の増大、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、しかも、耐ノイズ性能に優れた機関点火装
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を反転
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１０４，１０５抵抗１０
６，１０７，１０８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のダイオード２０２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
グ動作レベルを設定するスイッチング動作レベル設定回
路で次の如く構成されている。

即ち、２１０１は上記定電圧ダイオード２００３の定電
圧より若干（数百ミリ■）高い分圧抵抗２００１，２０
０２の分圧電圧をエミツタホロア抵抗２１０２に与える
トランジスタ、２１０３は分圧抵抗２１０４，２１０５
，２１０６の分圧電圧を上記エミツタホロア抵抗２１０
２に与えるトランジスタ、２１０７は該エミツタホロア
抵抗２１０２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、２１０８は抵抗２１０９を
介して上記コンデンサ２０３の電圧をベースに受けてエ
ミツタホロアの分圧抵抗２１１０，２１１１にコンデン
サ２０３の電圧に対応した電圧を発生させるトランジス
タ、２１１２は該分圧抵抗２１１０，２１１１の分圧電
圧が規定値に達するまで、該分圧電圧によつて上記抵抗
２１０５，２１０６の接続点Ａの電圧を決定させるトラ
ンジスタである。２２は差動増幅器の入力端子１０２の
電圧を出力トランジスタ５の０Ｎと同期して規定値まで
低下させ該差動増幅器のスイッチング動作にヒステリシ
スを与えるヒステリシス設定回路で上記入力端子１０２
に抵抗２２０１ダイオード２２０２を介して接続された
トランジスタ２２０３と、このトランジスタ２２０３の
ベース及び上記トランジスタ１０４のコレクタ問にそれ
ぞれ抵抗２２０６及び２２０５を介して接続されたトラ
ンジスタ２２０４によつて構成されている。

次に動作について説明する。

機開始動前の機関停止時において、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Ｖ１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２０
０３の定電圧をベースに受けるトランジスタ２００５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ＶｌＳ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２１０１のエミツタホロア
抵抗２１０２に発生する第１の電圧Ｖ２，に決定され、
差動増幅器は一方のトランジスタ１０４が０ＦＦ１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ツキングされると、
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■
，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，に達したときトランジスタ１０４が０Ｎ
１トランジスタ１０５が０ＦＦに反転し、出力端子１０
３の出力は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。

この出力トランジスタ５のＯＮ（トランジスタ１０４の
０Ｎ）と同期してヒステリシス設定回路２２のトランジ
スタ２２０４，２２０３は０Ｎし上記電圧■２，を抵抗
２１０７，２２０１によつて分圧し上記バイアス電圧Ｖ
ｌＳより若干高い第４図て示す電圧■３を入力端子１０
２に与える。次に上記重畳出力が上記電圧■３以下にな
れば上記とは逆の動作で出力トランジスタ５は０ＦＦ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１０１，１０
２に与えられる上記各設定電圧Ｖｌ，と■２，の差を越
えるものであればよく、該差電圧（Ｖ２，−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２０８ダイオ
ード２０２を介して充電され回転数に対応した大きさの
直流電圧を発生する。

さて、機関がクラツキングにより起動すれば低いクラツ
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６００ｒｐｍ程度で
、これより若干低い４００〜５００ｒｐｍの第１の回転
数Ｎ１以下においてはスイッチング動作レベル設定回路
２１のトランジスタ２１０３は０ＦＦしトランジスタ２
１０１によつて決定される上記第１の電圧Ｖ２，によつ
て差動増幅器のスイッチング動作電圧Ｖ２は決定され、
第１の回転数Ｎ１を越え第２の回転数Ｎ２（１０００〜
１５００ｒ″Ｐｍ）に達するまではその電圧Ｖ２はほＳ
゛直線的に上昇し第２の回転数Ｎ２以上になれば第２の
電圧Ｖ２Ｒに保持される（第６図参照）。

即ち、機関回転数に比例するコンデンサ２０３の電圧に
よつて決定されるトランジスタ２１０８のエミッタ電圧
を分圧抵抗２１１０，２１１１によつて分圧した接点Ｂ
の電圧によりトランジスタ２１１２は抵抗２１０５，２
１０６の接続点Ａの電圧を決定するため接続点Ａの電圧
は回転数に比例して上昇するところが、バッテリ６の電
圧を分圧する抵抗２１０４，２１０５，２１０６の抵抗
値によつて決定される接続点Ａの電圧に接続点Ｂの電圧
が達すれば（トランジスタ２１１２のＶＢＥだけ小さい
）、トランジスタ２１１２は、ＯＦＦするため接続点Ａ
の電圧は第２の回転数Ｎ２において所定値に保持される
。

従つてトランジスタ２１０３のベース接続点Ｃの電圧は
接続点Ａの電圧上昇に対応して上昇し（第６図点線参照
）、第１の回転数Ｎ１において上記第１の電圧Ｖ２Ｓに
達すれば、（トランジスタ２１０３の■ＢＥだけ高い）
、トランジスタ２１０１は０ＦＦし、トランジスタ２１
０３は接続点Ｃの電圧上昇によつて回転数に比例したス
イッチング動作電圧Ｖ２を与え、第２の回転数Ｎ２に達
すれば接続点Ａの電圧上昇が停止するためスイッチング
動作電圧Ｖ２は一定値Ｖ２Ｒに保持される。即ち、スイ
ッチング動作電圧Ｖ２は第１の回転数Ｎ１以下では第１
の電圧■ぉで、この回転数Ｎ１を越えればほＳ゛直線的
に増大し第２の回転数Ｎ２以上では第２の電圧■ぉに保
持される。従つて機関が起動しアイドリング回転数ＮＡ
においては第６図に示す如く差動増幅器のスイッチング
動作電圧Ｖ２は電圧■ぃとなり、この電圧Ｖ２Ａは第５
図に示す如く点火信号に重畳されるバイアス電圧Ｖ１に
対し数ボルト高いものとなるため、点火信号自身の零ク
ロス付近では差動増幅器はスイッチング動作することな
く点火信号電圧が充分立上つた付近でスイッチング動作
するためこのスイッチング出力（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１０〜３０％付近までも小さいものとすることが可能
である。このためアイドリング回転時に出力トランジス
タ５の０Ｎ時間が長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。こ）で、差動増幅器のスイッチング動作電圧Ｖ
２は上述の如くアイドリング付近の回転数において閉路
率が長くなりすぎるのを防止するために第６図の如く回
転数に応じて設定変更するものであるが、該スイッチン
グ動作電圧Ｖ２はアイドル回転以下の所定の回転数にお
いて電圧Ｖ２，からＶ頷へ直接変更するものてはなく回
転数Ｎ１とＮ２間で傾きをもたせて変化させているため
、機関の運転中に何らかの原因により機関回転数がアイ
ドリング回転数以下に減少し点火信号電圧が更に減少す
るようなことがあつてもバイアス電圧と点火信号との重
畳出力は必ずスイッチング動作電圧Ｖ２に達することが
できこの様な場合にも点火動作可能で機関がエンストす
ることを防止てきる。

一方、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の入力電圧は、ヒステリシス設定回路２２
においてトランジスタ２２０３を出力トランジスタ５の
０Ｎ（トランジスタ１０４の０Ｎ）と同期して０Ｎさせ
、トランジスタ２１０３を０ＦＦし、トランジスタ２１
０１で決定される電圧Ｖ２Ｓを抵抗２１０７，２２０１
で分圧することにより上記初期バイアス電圧ＶｌＳより
若干高い値に低下させているため、差動増幅器のスイッ
チング動作にヒステリシスを持たせることが容易にでき
、この場合、上記スイッチング動作電圧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（
Ｖ２−Ｖ３）は回転数によつて増大し、ノイズ耐量が増
加しノイズによる誤動作を完全に防止できることになる
。一方、上記出力トランジスタ５の閉路率は回転変動に
か）わらず所望の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の
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するためこの重畳出力が
スイッチング動作電圧Ｖ２に達する角度位置（出力トラ
ンジスタ５の閉路位置）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■１を減少させ、長すぎる出力トラン
ジスタ５のＯＮ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を活性領域て駆動させ
て規定値以上１次電流が増大するのを防止するものであ
る。尚、上記実施例における定電圧ダイオード１９，２
００３，２１１２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。

又、出力トランジスタ５の０Ｎに同期して設定変更され
る入力端子１０２の電圧Ｖ３は回転数にか）わらず一定
値としたが、その値は回転数によつて変更されるものて
あつてもよい。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
一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、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。又、上記差動増幅器の他方の入力端子
電圧を出力トランジスタの０Ｎに同期して設定変更させ
て該差動増幅器のスイッチング動作にヒステリシスを与
えるヒステリシス設定回路を設けたので、この場合にも
上記重畳出力とは回路的に干渉することなく動作ヒステ
リシスを与えることができると共に上記スイッチング動
作電圧の回転数による制御によりヒステリシス幅を機開
始動時等の極低回転時には小さく通常の運転時には大き
くして機開始動性能に優れしかも耐ノイズ性能に優れた
装置を提供てきる。

【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、第６図は第３図の動作説明図てあ
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路、２２はヒステリシス設定路であ
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
   したバイアス電圧を発生し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よつ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の重畳出力を受ける第１の入力
   端子と上記設定電圧を受ける第２の入力端子を有し該各
   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
   る出力を発生する差動増幅器、この差動増幅器の出力に
   よつて点火コイルの給電を断続する出力トランジスタ、
   及び上記第２の入力端子の入力電圧を上記出力トランジ
   スタの閉路に同期して設定変更し上記差動増幅器のスイ
   ッチング動作にヒステリシスを与えるヒステリシス設定
   回路を備え、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。