JPS6124545B2 - - Google Patents

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JPS6124545B2
JPS6124545B2 JP6847377A JP6847377A JPS6124545B2 JP S6124545 B2 JPS6124545 B2 JP S6124545B2 JP 6847377 A JP6847377 A JP 6847377A JP 6847377 A JP6847377 A JP 6847377A JP S6124545 B2 JPS6124545 B2 JP S6124545B2
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JP
Japan
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circuit
current
transistor
voltage
closing angle
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Application number
JP6847377A
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Japanese (ja)
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JPS543628A (en
Inventor
Masaji Iwai
Yoichi Mikami
Noboru Yamamoto
Takashi Hachiga
Tomoatsu Makino
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Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS543628A publication Critical patent/JPS543628A/en
Publication of JPS6124545B2 publication Critical patent/JPS6124545B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P3/00Other installations
    • F02P3/02Other installations having inductive energy storage, e.g. arrangements of induction coils
    • F02P3/04Layout of circuits
    • F02P3/05Layout of circuits for control of the magnitude of the current in the ignition coil
    • F02P3/051Opening or closing the primary coil circuit with semiconductor devices

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の点火装置に関するものであ
り、特に低回転から高回転まで高エネルギーの点
火性能を持つ点火装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an ignition device for an internal combustion engine, and particularly to an ignition device that has high energy ignition performance from low to high rotation speeds.

従来周知の高エネルギー点火装置としては、特
開昭46−7657号公報に提案されている点火装置が
ある。この特開昭46−7657号公報による点火装置
においては、内燃機関と同期して回転する交流発
電機の交流出力を整流しコンデンサの直流電圧と
して蓄え、この直流電圧を前記交流出力のバイア
ス電圧として加えて波形整形回路に印加すること
により、点火コイルの一次電流を通電している閉
角度を拡大し、点火コイルの一次電流が所定電流
に達すると前記コンデンサの充電電荷を放電させ
る様に負帰還して閉角度、いいかえれば通電開始
時期を修正し、点火コイルの一次電流が丁度所定
の電流値に達した時に点火時期になる様に閉角度
制御をしている。
As a conventionally known high-energy ignition device, there is an ignition device proposed in Japanese Patent Application Laid-open No. 7657/1983. In the ignition system according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 46-7657, the AC output of an AC generator rotating in synchronization with the internal combustion engine is rectified and stored as a DC voltage in a capacitor, and this DC voltage is used as a bias voltage for the AC output. In addition, by applying it to the waveform shaping circuit, the closing angle at which the primary current of the ignition coil is passed is expanded, and when the primary current of the ignition coil reaches a predetermined current, negative feedback is applied so that the charge in the capacitor is discharged. The closing angle, in other words, the energization start timing is corrected, and the closing angle is controlled so that the ignition timing is reached just when the primary current of the ignition coil reaches a predetermined current value.

従つて、機関回転数が低く、交流発電機の交流
出力電圧が小さい時には前記のコンデンサの充電
電圧がほとんど零であるので、前記した様な閉角
度制御は出来ず、交流出力波形で決る閉角度で通
電することになり、余分な時間一次電流が流れ、
点火コイルやパワートランジスタの消費電力が大
きく温度上昇が大きいという問題があつた。
Therefore, when the engine speed is low and the AC output voltage of the alternator is small, the charging voltage of the capacitor is almost zero, so the closing angle cannot be controlled as described above, and the closing angle is determined by the AC output waveform. , the primary current flows for an extra time,
There was a problem that the ignition coil and power transistor consumed a lot of power and caused a large temperature rise.

本発明はかかる従来装置の問題を解決すべくな
されたもので、内燃機関と同期して回転する交流
発電機と、この交流発電機に発生する交流電圧に
応動してスイツチングする波形整形回路と、この
波形整形回路の出力に応動して点火コイルの一次
電流をオンオフするパワートランジスタのベース
電流を制御するドライブ回路と、一次電流が所定
の電流値以上にならない様に前記パワートランジ
スタを定電流制御する電流制御回路と、内燃機関
の回転数に応じた電圧を前記波形整形回路に加え
て前記交流電圧に対する前記波形整形回路のスイ
ツチングレベルを変更し、点火コイルの一次電流
が通電している閉角度を拡大するように動作する
閉角度拡大回路と、前記パワートランジスタが定
電流制御されている時間幅に応じて充電されるコ
ンデンサおよびこのコンデンサの充電電圧の大き
さに応じて放電時定数が切替わる放電回路を備
え、このコンデンサの充電電圧によつて前記交流
電圧に対する前記波形整形回路のスイツチングレ
ベルを変更し前記点火コイルの一次電流が通電し
ている閉角度を縮小する様に動作する閉角度縮小
回路とを具備し、高速回転時においては閉角度拡
大回路により閉角度を拡大し、前記パワートラン
ジスタが定電流制御されている閉角度縮小回路が
動作して常に前記点火コイルの一次電流が丁度所
定の電流に達する様に閉角度制御を行い、低速回
転時においては交流発電機の交流出力が小さく閉
角度拡大回路は動作せず、一方前記と同様に閉角
度縮小回路が動作して常に前記点火コイルの一次
電流が丁度所定の電流に達するべく閉角度制御を
行う様に構成することによつて、低速回転から高
速回転まで点火コイルの一次電流が丁度所定の電
流に達したとき点火時期になる様に閉角度制御を
行つて高エネルギーの点火を行い、かつ低速回転
時においても点火コイルおよびパワートランジス
タの消費電力が少なく、発熱の少ない、信頼性の
高い内燃機関点火装置を提供することを目的とす
るものである。
The present invention was made to solve the problems of such conventional devices, and includes: an alternator that rotates in synchronization with an internal combustion engine; a waveform shaping circuit that switches in response to the alternating current voltage generated in the alternator; A drive circuit that controls the base current of a power transistor that turns on and off the primary current of the ignition coil in response to the output of the waveform shaping circuit, and a drive circuit that controls the power transistor at a constant current so that the primary current does not exceed a predetermined current value. A current control circuit and a voltage according to the rotation speed of the internal combustion engine are applied to the waveform shaping circuit to change the switching level of the waveform shaping circuit with respect to the alternating current voltage, and the closing angle at which the primary current of the ignition coil is energized is determined. a closing angle expansion circuit that operates to expand the power transistor, a capacitor that is charged in accordance with the time period during which the power transistor is under constant current control, and a discharging time constant that is switched in accordance with the magnitude of the charging voltage of this capacitor. a closing angle that operates to reduce the closing angle at which the primary current of the ignition coil is flowing by changing the switching level of the waveform shaping circuit with respect to the alternating voltage according to the charging voltage of the capacitor; During high-speed rotation, the closing angle expanding circuit expands the closing angle, and the closing angle reducing circuit, in which the power transistor is controlled at a constant current, operates to ensure that the primary current of the ignition coil is always at exactly the same level. The closing angle is controlled so that a predetermined current is reached, and during low speed rotation, the AC output of the alternator is small and the closing angle expansion circuit does not operate, while the closing angle reduction circuit operates in the same way as above and always maintains the By configuring the closing angle control so that the primary current of the ignition coil reaches a predetermined current, the ignition timing can be adjusted when the primary current of the ignition coil reaches a predetermined current from low speed rotation to high speed rotation. It is an object of the present invention to provide a highly reliable internal combustion engine ignition device that performs high-energy ignition by controlling the closing angle so that the ignition coil and power transistor consume less power even during low-speed rotation, and generates less heat. This is the purpose.

以下図に示す実施例に基づき本発明を説明す
る。第1図は本発明の一実施例を示す回路図であ
る。第1図において、1〜11、13〜31、1
51〜153は抵抗、40はサーミスタ、51〜
63はトランジスタ、64はパワートランジス
タ、71〜75はダイオード、81〜88、15
4はツエナーダイオード、91〜95はコンデン
サ、100は内燃機関と同期して回転する交流発
電機、101は点火コイル、102はバツテリで
ある。また二点鎖線で囲つてある111は閉角度
拡大回路、112は閉角度縮小回路、113は電
流制限回路のそれぞれのおおよその構成要素が示
してある。また、トランジスタ53、54、59
は波形整形回路の主要要素を構成し、トランジス
タ60、62、63はドライブ回路の主要要素を
構成している。トランジスタ51、61はそれぞ
れトランジスタ53、62の温度補償を兼ねたダ
イオードとして用いてある。コンデンサ91、9
4、95は誤動作防止用に用いてある。そして、
本実施例ではパワートランジスタ64の定電流制
御されている時間幅をパワートランジスタ64の
コレクタ非飽和出力電圧の時間幅により検出して
閉角度縮小回路112を動作させている。
The present invention will be explained below based on embodiments shown in the figures. FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention. In Figure 1, 1-11, 13-31, 1
51-153 are resistors, 40 are thermistors, 51-
63 is a transistor, 64 is a power transistor, 71 to 75 are diodes, 81 to 88, 15
4 is a Zener diode, 91 to 95 are capacitors, 100 is an alternator that rotates in synchronization with the internal combustion engine, 101 is an ignition coil, and 102 is a battery. Further, 111, which is surrounded by two-dot chain lines, indicates the approximate components of a closing angle expansion circuit, 112 a closing angle reduction circuit, and 113 a current limiting circuit. In addition, transistors 53, 54, 59
constitutes the main elements of the waveform shaping circuit, and transistors 60, 62, and 63 constitute the main elements of the drive circuit. Transistors 51 and 61 are used as diodes that also serve as temperature compensation for transistors 53 and 62, respectively. Capacitor 91, 9
4 and 95 are used to prevent malfunction. and,
In this embodiment, the time width during which the constant current of the power transistor 64 is controlled is detected by the time width of the collector unsaturated output voltage of the power transistor 64, and the closing angle reduction circuit 112 is operated.

次に、その動作につき説明する。まず、閉角度
拡大回路111および閉角度縮小回路112を省
いて説明する。交流発電機100に発生する交流
電圧が正極側の時にはトランジスタ53がオン
し、トランジスタ54がオフ、トランジスタ59
がオフ、トランジスタ60がオン、トランジスタ
62がオフ、トランジスタ63がオン、パワート
ランジスタ64がオンになり、点火コイル101
の一次電流を通電する。そして、点火コイル10
1の通電電流が上昇すると電流検出用抵抗31の
端子電圧が上昇し遂に所定の電流値に達すると、
抵抗25、26を介してトランジスタ62のベー
スへ電流が流れ込み、トランジスタ62、63お
よびパワートランジスタ64が活性領域で制御さ
れて、点火コイル101の通電電流が所定の電流
値を越えない様に制御される。サーミスタ40は
トランジスタ61と同様に電流制限回路113の
温度補償用に使用してある。次に、交流発電機1
00の発生する交流電圧が負極性に変化すると、
トランジスタ53がオフし、トランジスタ54が
オン、トランジスタ59がオン、トランジスタ6
0がオフ、トランジスタ62がオン、トランジス
タ63がオフ、パワートランジスタ64がオフに
なり、点火コイル101の一次電流が遮断され図
示しないデイストリビユータを介して点火プラグ
が放電する。
Next, the operation will be explained. First, the description will be made while omitting the closing angle expansion circuit 111 and the closing angle reduction circuit 112. When the AC voltage generated in the AC generator 100 is on the positive side, the transistor 53 is turned on, the transistor 54 is turned off, and the transistor 59 is turned on.
is off, transistor 60 is on, transistor 62 is off, transistor 63 is on, power transistor 64 is on, and ignition coil 101 is turned on.
energize the primary current. And ignition coil 10
1 increases, the terminal voltage of the current detection resistor 31 increases, and when it finally reaches a predetermined current value,
Current flows into the base of the transistor 62 via the resistors 25 and 26, and the transistors 62 and 63 and the power transistor 64 are controlled in their active regions so that the current flowing through the ignition coil 101 does not exceed a predetermined current value. Ru. The thermistor 40, like the transistor 61, is used for temperature compensation of the current limiting circuit 113. Next, alternator 1
When the AC voltage generated by 00 changes to negative polarity,
Transistor 53 is off, transistor 54 is on, transistor 59 is on, transistor 6 is on.
0 is off, transistor 62 is on, transistor 63 is off, power transistor 64 is off, the primary current of ignition coil 101 is cut off, and the spark plug is discharged via a distributor (not shown).

また、サージ電圧等でバツテリ電圧が異常に上
昇した場合には、抵抗18、19および定電圧ダ
イオード84で構成した過電圧検出回路によりト
ランジスタ59がオンし、パワートランジスタ6
4がオフしてこのパワートランジスタ64の破壊
を防止する。
Furthermore, when the battery voltage rises abnormally due to a surge voltage, etc., the overvoltage detection circuit composed of resistors 18 and 19 and the voltage regulator diode 84 turns on the transistor 59, and the power transistor 6
4 is turned off to prevent this power transistor 64 from being destroyed.

次に、閉角度拡大回路111および閉角度縮小
回路112を含めて第2図の波形図を参照して動
作を説明する。第2図において波形図aは交流発
電機100の交流出力を示し、波形図bはトラン
ジスタ53のコレクタ出力を示し、波形図cは点
火コイル101の一次電流波形を示し、波形図d
はパワートランジスタ64のコレクタ出力を示
し、波形図eはトランジスタ58のコレクタ出力
を示し、波形図fはコンデンサ93の充電電圧波
形を示す。今、内燃機関の回転数が充分高いとす
ると、交流発電機100の交流出力は充分大き
い。従つて、コンデンサ92は機関回転数に応じ
た直流電圧で充電され、トランジスタ53にはエ
ミツタフオロワのトランジスタ52および抵抗6
を介して順方向バイアスが供給されている。従つ
て、トランジスタ53が交流発電機100の交流
出力に対してスイツチングするレベルは、第2図
の波形図a図示の様にV1かけ下げられており、
トランジスタ53はP1でオフし、Q1でオン
し、P2でオフする。すなわち波形図a図示のQ
1、P2間が点火コイル101の通電時間にな
る。すなわち、閉角度拡大回路111により閉角
度が拡大されている。この通電時間中には点火コ
イル101の1次電流は第2図の波形図c図示の
様に一定時間T後に定電流に達し、その時パワー
トランジスタ64のコレクタ出力には波形図d図
示の様な非飽和出力電圧が得られる。ここで、パ
ワートランジスタ64が飽和状態で作動している
期間Tの間、電流検出抵抗31に流れる電流の増
大に伴つてその電圧降下に応じた電圧がパワート
ランジスタ64のコレクタに生じるが、電流検出
抵抗31の抵抗値は一般的によく知られているよ
うに微少な値(例えば50mΩ)に設定してあり、
その電圧降下は最大でも0.5V程度であつて、パ
ワートランジスタ64の非飽和状態でのコレクタ
電圧(12Vバツテリで9V程度)に対して実質上無
視できる程度のものであるため、第2図dでは便
宜上0Vとして表わしてある。そして、この期間
Tの間はパワートランジスタ64のコレクタ電圧
が実質上無視できる程の小さなものであるため、
この電圧によつてコンデンサ93が充電されるこ
とはない。また、このパワートランジスタ64が
非飽和領域で作動している時、トランジスタ54
がオフしていてトランジスタ58がオフしている
ため、コンデンサ93は第2図の波形図e図示の
電圧で充電され、その他の区間は、抵抗151〜
153、ツエナーダイオード154、およびトラ
ンジスタ57のベース電流として放電し、第2図
の波形図f図示の様な充電波形となる。そして、
コンデンサ93の充電電圧はダーリントン接続し
たトランジスタ56、57、抵抗10およびダイ
オード73を介してトランジスタ53のエミツタ
抵抗8に負帰還される。ここで、トランジスタ5
5はトランジスタ59のコレクタ信号で制御され
るのでトランジスタ53がオフの時トランジスタ
55もオフしており、前記の様に負帰還がかかり
トランジスタ53が逆方向バイアスを受けること
になる。そして、トランジスタ53がオフの区間
中逆方向バイアスを受ける。このことは、すなわ
ち第2図の波形図aのP2点でトランジスタ53
がオフした後、次にトランジスタ53がオンする
点Q2が前記の逆方向バイアスV1と逆方向バイ
アスV2とによつて決定されることになる。そし
て、トランジスタ53がオンした後はトランジス
タ55もオンするので逆方向バイアスがなくな
り、次のオフ点P3は順方向バイアスV1のみに
よつて決る。すなわち、このトランジスタ55は
トランジスタ53のスイツチングの正帰還作用を
行い、特に低速回転で交流発電機100の交流出
力が小さく、また傾斜がゆるやかな時の発振防止
に効果がある。前記した様に閉角度縮小回路11
2による逆方向バイアスV2はパワートランジス
タ64のコレクタ非飽和電圧時間幅に応動し、ト
ランジスタ53のオン点、すなわち点火コイル1
01の通電開始点に順方向バイアスV1のみで決
るQ1点からQ2点に変更して閉角度を縮小す
る。閉角度を縮小しすぎた場合には、次の点火サ
イクルにおけるパワートランジスタ64のコレク
タ非飽和電圧時間幅が小さくなり、逆バイアスV
2が小さくなる結果閉角度の縮小度を修正し、通
電時間をほぼTに制御する。
Next, the operation including the closing angle expansion circuit 111 and the closing angle reduction circuit 112 will be explained with reference to the waveform diagram of FIG. 2. In FIG. 2, waveform chart a shows the AC output of the alternator 100, waveform chart b shows the collector output of the transistor 53, waveform chart c shows the primary current waveform of the ignition coil 101, and waveform chart d shows the primary current waveform of the ignition coil 101.
shows the collector output of the power transistor 64, the waveform chart e shows the collector output of the transistor 58, and the waveform chart f shows the charging voltage waveform of the capacitor 93. Now, assuming that the rotational speed of the internal combustion engine is sufficiently high, the AC output of the alternator 100 is sufficiently large. Therefore, the capacitor 92 is charged with a DC voltage corresponding to the engine speed, and the transistor 53 is connected to the emitter follower transistor 52 and the resistor 6.
Forward bias is supplied through. Therefore, the level at which the transistor 53 switches with respect to the AC output of the AC generator 100 is lowered by V1 as shown in the waveform diagram a of FIG.
The transistor 53 is turned off at P1, turned on at Q1, and turned off at P2. In other words, the Q shown in the waveform diagram a
1 and P2 is the energization time of the ignition coil 101. That is, the closing angle is expanded by the closing angle expansion circuit 111. During this energization time, the primary current of the ignition coil 101 reaches a constant current after a certain period of time T as shown in the waveform diagram c in FIG. A non-saturated output voltage is obtained. Here, during a period T during which the power transistor 64 operates in a saturated state, as the current flowing through the current detection resistor 31 increases, a voltage corresponding to the voltage drop is generated at the collector of the power transistor 64. As is generally well known, the resistance value of the resistor 31 is set to a very small value (for example, 50 mΩ).
The voltage drop is about 0.5V at maximum, which is practically negligible with respect to the collector voltage of the power transistor 64 in a non-saturated state (about 9V with a 12V battery), so in Fig. 2d, For convenience, it is expressed as 0V. During this period T, the collector voltage of the power transistor 64 is so small that it can be virtually ignored.
Capacitor 93 is not charged by this voltage. Further, when the power transistor 64 is operating in a non-saturation region, the transistor 54
is off and the transistor 58 is off, so the capacitor 93 is charged with the voltage shown in the waveform diagram e in FIG.
153, the Zener diode 154, and the base current of the transistor 57, resulting in a charging waveform as shown in the waveform chart f in FIG. and,
The charging voltage of capacitor 93 is negatively fed back to emitter resistor 8 of transistor 53 via Darlington-connected transistors 56 and 57, resistor 10 and diode 73. Here, transistor 5
Since the transistor 5 is controlled by the collector signal of the transistor 59, when the transistor 53 is off, the transistor 55 is also off, and negative feedback is applied as described above, so that the transistor 53 receives a reverse bias. Then, during the off period, the transistor 53 receives a reverse bias. This means that the transistor 53 at point P2 in the waveform diagram a in FIG.
After turning off, the next point Q2 at which the transistor 53 turns on is determined by the reverse bias V1 and the reverse bias V2. After the transistor 53 is turned on, the transistor 55 is also turned on, so there is no reverse bias, and the next off point P3 is determined only by the forward bias V1. That is, this transistor 55 performs a positive feedback effect on the switching of the transistor 53, and is particularly effective in preventing oscillation when the AC output of the alternator 100 is small at low speeds and the slope is gentle. As mentioned above, the closing angle reduction circuit 11
The reverse bias V2 due to V2 responds to the time width of the collector non-saturation voltage of the power transistor 64, and the on-point of the transistor 53, that is, the ignition coil 1
The closing angle is reduced by changing the energization start point of 01 from the Q1 point, which is determined only by the forward bias V1, to the Q2 point. If the closing angle is reduced too much, the time width of the collector desaturation voltage of the power transistor 64 in the next ignition cycle becomes small, and the reverse bias V
2 becomes smaller, the degree of reduction of the closing angle is corrected, and the energization time is controlled to approximately T.

次に、内燃機関の低速回転時につき説明する。
低速回転時においては、交流発電機100の交流
出力は非常に小さい。従つて、閉角度拡大回路1
11のコンデンサ92の充電電圧はほとんど零で
あり、順方向バイアスV1はほとんど零であり、
閉角度縮小回路112がない場合には交流発電機
100の交流出力の零クロス点(第2図の波形図
aの場合は、X1、Y1点)で決定される点でト
ランジスタ53がスイツチングする。そして、低
速回転である為その時の点火コイル101の通電
時間は時間Tに比べ非常に長くなる。従来装置に
おいてはこの場合の閉角度は何ら補正できなかつ
たが、本発明装置においては高速回転時に説明し
たと同様の動作で閉角度縮小回路112がトラン
ジスタ53に逆バイアスを供給し、通電時間をほ
ぼTに制御する。
Next, explanation will be given regarding the low speed rotation of the internal combustion engine.
During low speed rotation, the AC output of the AC generator 100 is very small. Therefore, the closed angle expansion circuit 1
The charging voltage of the capacitor 92 of No. 11 is almost zero, and the forward bias V1 is almost zero,
If the closing angle reduction circuit 112 is not provided, the transistor 53 switches at a point determined by the zero cross point of the AC output of the alternator 100 (points X1 and Y1 in the case of the waveform chart a in FIG. 2). Since the ignition coil 101 rotates at a low speed, the energization time of the ignition coil 101 at that time is much longer than the time T. In the conventional device, the closing angle could not be corrected at all in this case, but in the device of the present invention, the closing angle reduction circuit 112 supplies a reverse bias to the transistor 53 in the same manner as explained during high-speed rotation, and the energization time is reduced. Control to approximately T.

第3図は本発明の点火装置に用いる閉角度縮小
回路112の他の実施例を示す要部電気回路図で
ある。第3図において、131〜135は抵抗、
141〜144はトランジスタであり、これらに
よつて放電電流増幅回路150が構成してある。
FIG. 3 is an electrical circuit diagram of a main part showing another embodiment of the closing angle reduction circuit 112 used in the ignition device of the present invention. In Fig. 3, 131 to 135 are resistors;
141 to 144 are transistors, which constitute a discharge current amplification circuit 150.

本発明の特徴の一つは、コンデンサ93の放電
時定数を充電電圧に応じて切り替える点である
が、これに関して第4図〜第7図を用いて説明す
る。まず、抵抗152とツエナーダイオード15
4との直列回路がない場合における第3図図示の
放電電流増幅回路150の動作を第4図および第
5図の波形図を参照して説明する。トランジスタ
141と142の組合せおよびトランジスタ14
3と144の組み合わせはそれぞれ同一種のトラ
ンジスタを用いて温度補償を行つた電流増幅回路
であつて、それぞれ抵抗133と134の電圧降
下および抵抗131と132の電圧降下が等しく
なる様に電流増幅する。従つて、コンデンサ93
の放電電流が抵抗135、134およびトランジ
スタ144を介して流れている限り抵抗131、
トランジスタ141およびダイオード73を介し
てトランジスタ53に逆方向のバイアスを供給す
る。従つて、トランジスタ53のエミツタ抵抗8
に供給される逆方向バイアス電圧は、第5図図示
の波形iの様に初期電圧Veから指数関数カーブ
で変化する電圧となる。第4図および第5図にお
いて横軸は時間、縦軸は電圧がとつてある。ま
た、第4図および第5図の波形gは交流発電機1
00の交流出力の正極性ピーク電圧Vを表わす。
一般に交流発電機100の出力は機関回転数に対
して直線的に増加するのでピーク電圧は波形周期
に反比例する。波形周期は時間の単位を持ち、時
間幅を表わす量であるから、ピーク電圧は時間t
の関数とみなすことができる。波形gはこの関
数、つまり1/tの関数を示したものである。一
方、第1図図示の回路の場合には、逆方向バイア
スはトランジスタ56、57によるエミツタフオ
ロワおよび抵抗10、ダイオード73を介して供
給されるので、コンデンサ93の充電電圧がトラ
ンジスタ56、57およびダイオード73の順方
向電圧降下分以下になると逆方向バイアスを供給
できなくなる。従つて、実質的な逆方向バイアス
は第4図図示の波形hの様に時刻toで零になるの
で、交流発電機100の交流出力が時刻toに相当
する波形周期以上の極低速回転時には逆方向バイ
アスがかからない。また、一方時刻tにおける逆
方向バイアス電圧値が時刻tに相当する波形周期
の時の交流発電機100の交流出力の正極性のピ
ーク電圧を越えているとトランジスタ53はオン
できず点火ミスとなる。すなわち第4図および第
5図の逆方向バイアス電圧波形h、iは必ず波形
gの下側になければならない。従つて、第4図図
示の波形h′の様にコンデンサ93の放電時定数を
大きくすると波形h′>波形gの時刻tに相当する
波形周期の回転数区間で点火ミスとなる。一
方、、第5図図示の波形gおよびiにおいては、
波形gが1/tの関数であり、波形iは指数関数
であるのでその商は極小値を持つ。従つて、その
極小点で波形iが波形g以上にならない様に回路
定数を設定しておけば前記した様にコンデンサ9
3の放電電流が抵抗135、134およびトラン
ジスタ144を介して流れている限り、トランジ
スタ53に逆方向バイアスを供給するので、機関
の超低速時においても逆方向バイアスによつて閉
角度を縮小して点火コイル101の通電時間をほ
ぼTに制御するので制御性が高い。
One of the features of the present invention is that the discharge time constant of the capacitor 93 is switched according to the charging voltage, and this will be explained using FIGS. 4 to 7. First, resistor 152 and Zener diode 15
The operation of the discharge current amplification circuit 150 shown in FIG. 3 in the case where there is no series circuit with 4 will be described with reference to the waveform diagrams of FIGS. 4 and 5. Combination of transistors 141 and 142 and transistor 14
The combinations 3 and 144 are current amplification circuits that perform temperature compensation using transistors of the same type, and amplify current so that the voltage drops across resistors 133 and 134 and the voltage drops across resistors 131 and 132 are equal, respectively. . Therefore, capacitor 93
As long as the discharge current of is flowing through the resistors 135, 134 and the transistor 144, the resistor 131,
A reverse bias is supplied to transistor 53 via transistor 141 and diode 73. Therefore, the emitter resistance 8 of the transistor 53
The reverse bias voltage supplied to is a voltage that changes in an exponential curve from the initial voltage Ve, as shown by the waveform i shown in FIG. In FIGS. 4 and 5, the horizontal axis is time, and the vertical axis is voltage. In addition, the waveform g in FIGS. 4 and 5 is for the AC generator 1.
00 represents the positive polarity peak voltage V of the AC output.
Generally, the output of the alternator 100 increases linearly with the engine speed, so the peak voltage is inversely proportional to the waveform period. Since the waveform period has the unit of time and is a quantity representing the time width, the peak voltage is at time t.
It can be regarded as a function of Waveform g shows this function, that is, the function of 1/t. On the other hand, in the case of the circuit shown in FIG. 1, the reverse bias is supplied via the emitter follower formed by the transistors 56 and 57, the resistor 10, and the diode 73, so that the charging voltage of the capacitor 93 is If the forward voltage drop is less than the forward voltage drop, reverse bias cannot be supplied. Therefore, the actual reverse bias becomes zero at time to as shown in the waveform h shown in FIG. No directional bias. On the other hand, if the reverse bias voltage value at time t exceeds the positive peak voltage of the AC output of the AC generator 100 at the waveform period corresponding to time t, the transistor 53 cannot be turned on, resulting in an ignition error. . That is, the reverse bias voltage waveforms h and i in FIGS. 4 and 5 must be below the waveform g. Therefore, if the discharge time constant of the capacitor 93 is increased as shown in the waveform h' shown in FIG. 4, an ignition error will occur in the rotational speed section of the waveform period corresponding to the time t of the waveform h'>waveform g. On the other hand, in waveforms g and i shown in FIG.
Since the waveform g is a function of 1/t and the waveform i is an exponential function, the quotient thereof has a minimum value. Therefore, if the circuit constants are set so that the waveform i does not exceed the waveform g at the minimum point, the capacitor 9
As long as the discharge current of No. 3 is flowing through the resistors 135, 134 and the transistor 144, a reverse bias is supplied to the transistor 53, so the closing angle is reduced by the reverse bias even when the engine is running at an extremely low speed. Since the energization time of the ignition coil 101 is controlled to approximately T, controllability is high.

本発明では、第1図および第3図の回路に示す
ようにコンデンサ93の放電回路に抵抗152と
ツエナーダイオード154の直列回路が挿入され
た形になつている。従つて、コンデンサ93の充
電電圧がツエナーダイオード154のツエナー電
圧に比して高いか低いかにより放電時定数が切り
替わる。よつて、逆方向バイアスは第4図図示の
波形hおよび第5図図示の波形iに対しそれぞれ
第6図図示の波形jおよび第7図図示の波形kの
様にtが小さい時により高く設定できる。これは
tが小さい時すなわち機関の高速回転時に大きな
逆方向バイアスをかけ得ることを示し、高速回転
時における制御性能がより向上する。さらに、本
実施例の思想を応用し逆方向バイアス波形を多段
の折れ線近似曲線にして波形gに近づければさら
に制御性能を向上できる。
In the present invention, as shown in the circuits of FIGS. 1 and 3, a series circuit of a resistor 152 and a Zener diode 154 is inserted into the discharge circuit of the capacitor 93. Therefore, the discharge time constant changes depending on whether the charging voltage of the capacitor 93 is higher or lower than the Zener voltage of the Zener diode 154. Therefore, the reverse bias is set higher when t is small, such as waveform j shown in FIG. 6 and waveform k shown in FIG. 7, for waveform h shown in FIG. 4 and waveform i shown in FIG. 5, respectively. can. This indicates that a large reverse bias can be applied when t is small, that is, when the engine rotates at high speed, and the control performance during high speed rotation is further improved. Furthermore, if the idea of this embodiment is applied and the reverse bias waveform is made into a multi-stage polygonal line approximation curve to approximate waveform g, control performance can be further improved.

また、閉角度拡大回路111や閉角度縮小回路
112の時定数回路では各コンデンサ92、93
に並列にサーミスタを配置して温度特性を向上す
ることも可能である。
In addition, in the time constant circuit of the closing angle expansion circuit 111 and the closing angle reduction circuit 112, each capacitor 92, 93
It is also possible to improve the temperature characteristics by placing a thermistor in parallel with.

また、本発明の実施例においては、閉角度拡大
回路111は交流発電機100の交流出力を整流
して内燃機関の回転数と共に変化する直流電圧を
作り順方向バイアスとして波形整形回路のトラン
ジスタ53に印加しているが、例えば波形整形回
路の出力の微分信号を整流充電したり、波形整形
回路の出力で単安定マルチバイブレータをトリガ
しその出力を平滑した直流電圧を順方向バイアス
としてもよい。
Further, in the embodiment of the present invention, the closing angle expansion circuit 111 rectifies the AC output of the AC generator 100 to generate a DC voltage that changes with the rotation speed of the internal combustion engine, and applies it to the transistor 53 of the waveform shaping circuit as a forward bias. However, for example, the differential signal of the output of the waveform shaping circuit may be rectified and charged, or a monostable multivibrator may be triggered by the output of the waveform shaping circuit, and a DC voltage obtained by smoothing the output may be used as the forward bias.

また、本発明の実施例においては、閉角度縮小
回路112は、パワートランジスタ64が定電流
制御されている間のコレクタ非飽和出力電圧の時
間幅によつて動作しているが、電流検出用抵抗3
1の端子電圧によりパワートランジスタ64が定
電流制御されている間の時間幅を検出して閉角度
縮小回路112を動作させてもよい。
Further, in the embodiment of the present invention, the closing angle reduction circuit 112 operates according to the time width of the collector unsaturated output voltage while the power transistor 64 is under constant current control. 3
The closing angle reduction circuit 112 may be operated by detecting the time width during which the power transistor 64 is controlled to have a constant current by a terminal voltage of 1.

また、第8図は本点火装置に用いる閉角度縮小
回路112のさらに他の実施例を示す要部電気回
路である。第8図において、65はトランジス
タ、32は抵抗である。本実施例ではトランジス
タ53のベース電流をトランジスタ65で抜くこ
とによりスイツチングレベルを変更して、トラン
ジスタ53に逆バイアスをかけ閉角度を縮小する
ようにしたものである。
Moreover, FIG. 8 is a main part electric circuit showing still another embodiment of the closing angle reduction circuit 112 used in the present ignition device. In FIG. 8, 65 is a transistor, and 32 is a resistor. In this embodiment, the switching level is changed by extracting the base current of the transistor 53 by the transistor 65, and the closing angle is reduced by applying a reverse bias to the transistor 53.

以上説明した様に本発明点火装置においては、
内燃機関と同期して回転する交流発電機と、この
交流発電機に発生する交流電圧に応動してスイツ
チングする波形整形回路と、この波形整形回路の
出力に応動して点火コイルの一次電流をオンオフ
するパワートランジスタのベース電流を制御する
ドライブ回路と、一次電流が所定の電流値以上に
ならない様に前記パワートランジスタと定電流制
御する電流制限回路と、内燃機関の回転数に応じ
た電圧を前記波形整形回路に加えて前記交流電圧
に対する前記波形整形回路のスイツチングレベル
を変更し前記点火コイルの一次電流が通電してい
る閉角度を拡大する様に動作する閉角度拡大回路
と、前記パワートランジスタが定電流制御されて
いる時間幅に応じて充電されるコンデンサおよび
このコンデンサの充電電圧の大きさに応じて放電
時定数が切替わる放電回路を備え、このコンデン
サの充電電圧によつて前記交流電圧に対する前記
波形整形回路のスイツチングレベルを変更し、前
記点火コイルの一次電流が通電している閉角度を
縮小する様に動作する閉角度縮小回路とを具備し
ているから、内燃機関が低速回転動作であつて交
流発電機の交流出力が小さい時においても閉角度
縮小回路が動作して通電時間が所定の時間になる
様に閉角度制御を行い、これによつて低速回転時
の点火コイルおよびパワートランジスタの消費電
力が少なく、発熱が少なく、信頼性が高いという
優れた効果がある。さらに、低速回転から高速回
転まで通電時間が所定の時間になる様に閉角度拡
大回路および閉角度縮小回路の動作で制御するか
ら、点火時期に達した時の点火コイルの一次電流
が所定の電流値に達しており高エネルギーの点火
が行なえるという優れた効果がある。また、前記
閉角度縮小回路は前記パワートランジスタが定電
流制御されている間の時間幅に応じて前記交流電
圧に対する前記波形整形回路のスイツチングレベ
ルを変更し、前記点火コイルの一次電流が通電し
ている閉角度を縮小する様に動作するから、バツ
テリ電圧の低下によつて点火コイルの一次電流の
立上りがゆるやかになつても前記パワートランジ
スタが定電流制御される間まで通電時間が長くな
つて所定の一次電流値まで達することができ、パ
ワートランジスタの発熱を増大させることなく点
火エネルギーを高くできるという優れた効果があ
る。さらに、前記閉角度縮小回路を、前記パワー
トランジスタが定電流制御されている時間幅に応
じて充電されるコンデンサの充電電圧によつて前
記交流電圧に対する前記波形整形回路のスイツチ
ングレベルを変更し、前記点火コイルの一次電流
が通電している閉角度を縮小する様に構成すれ
ば、簡単かつ安価な回路で閉角度縮小回路を構成
できるという優れた効果がある。
As explained above, in the ignition device of the present invention,
An alternator that rotates in synchronization with the internal combustion engine, a waveform shaping circuit that switches in response to the alternating current voltage generated by the alternator, and an ignition coil primary current that turns on and off in response to the output of this waveform shaping circuit. a drive circuit that controls the base current of the power transistor, a current limiting circuit that performs constant current control with the power transistor so that the primary current does not exceed a predetermined current value, and a current limiting circuit that controls the base current of the power transistor so that the primary current does not exceed a predetermined current value; In addition to the shaping circuit, a closing angle expansion circuit operates to change the switching level of the waveform shaping circuit with respect to the alternating current voltage to expand the closing angle at which the primary current of the ignition coil is energized; It is equipped with a capacitor that is charged according to a constant current controlled time width, and a discharging circuit whose discharging time constant is switched according to the magnitude of the charging voltage of this capacitor. Since the internal combustion engine is provided with a closing angle reduction circuit that operates to change the switching level of the waveform shaping circuit and reduce the closing angle at which the primary current of the ignition coil is energized, the internal combustion engine can operate at a low speed. Even when the AC output of the alternator is small, the closing angle reduction circuit operates and controls the closing angle so that the energization time is a predetermined time, thereby reducing the ignition coil and power during low speed rotation. The transistor has excellent effects such as low power consumption, low heat generation, and high reliability. Furthermore, since the closing angle enlargement circuit and the closing angle reduction circuit are controlled so that the energization time is a predetermined time from low speed rotation to high speed rotation, the primary current of the ignition coil when the ignition timing is reached is the predetermined current. It has the excellent effect of achieving high energy ignition. Further, the closing angle reduction circuit changes the switching level of the waveform shaping circuit with respect to the AC voltage according to the time width while the power transistor is under constant current control, so that the primary current of the ignition coil is energized. Therefore, even if the rise of the primary current of the ignition coil becomes gradual due to a drop in battery voltage, the energization time becomes longer until the power transistor is controlled at a constant current. It has the excellent effect of being able to reach a predetermined primary current value and increasing the ignition energy without increasing the heat generation of the power transistor. Further, the closing angle reduction circuit changes the switching level of the waveform shaping circuit with respect to the alternating current voltage according to the charging voltage of a capacitor charged according to the time width during which the power transistor is under constant current control; By configuring the ignition coil so as to reduce the closing angle through which the primary current flows, there is an excellent effect that the closing angle reducing circuit can be configured with a simple and inexpensive circuit.

さらに、前記コンデンサの充電電圧の大きさに
応じて放電時定数が切替わる放電回路を介して放
電する様に構成したから、コンデンサの放電カー
ブを交流発電機の交流出力電圧の波形周期に対応
する特性カーブに近づけることができるので、閉
角度の縮小の制御性能が向上し、高速回転から超
低速回転まで応答よく閉角度制御ができるという
優れた効果がある。
Furthermore, since the capacitor is configured to discharge through a discharge circuit whose discharge time constant changes depending on the magnitude of the charging voltage of the capacitor, the discharge curve of the capacitor corresponds to the waveform period of the AC output voltage of the alternator. Since the characteristic curve can be approximated, the control performance for reducing the closing angle is improved, and there is an excellent effect that the closing angle can be controlled with good response from high-speed rotation to extremely low-speed rotation.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明装置の一実施例を示す電気回路
図、第2図はその動作説明に供する各部波形図、
第3図および第8図は第1図図示装置に適用する
閉角度縮小回路112の他の実施例をそれぞれ示
す要部電気回路図、第4図、第5図、第6図およ
び第7図はそれぞれ第1図および第3図図示回路
の動作説明に供する特性図である。 53,54,59……波形整形回路の主要構成
要素としてのトランジスタ、60,62,63…
…ドライブ回路の主要構成要素としてのトランジ
スタ、64……パワートランジスタ、93……コ
ンデンサ、100……交流発電機、101……点
火コイル、102……バツテリ、111……閉角
度拡大回路、112……閉角度縮小回路、113
……電流制限回路、151〜153……放電回路
を構成する抵抗とツエナーダイオード。
FIG. 1 is an electric circuit diagram showing an embodiment of the device of the present invention, and FIG. 2 is a waveform diagram of each part to explain its operation.
3 and 8 are principal electrical circuit diagrams showing other embodiments of the closed angle reduction circuit 112 applied to the device shown in FIG. 1, and FIGS. 4, 5, 6, and 7 respectively. 1 and 3 are characteristic diagrams for explaining the operation of the circuits shown in FIGS. 1 and 3, respectively. 53, 54, 59...Transistors as main components of the waveform shaping circuit, 60, 62, 63...
...Transistor as main component of drive circuit, 64...Power transistor, 93...Capacitor, 100...Alternator, 101...Ignition coil, 102...Battery, 111...Closing angle expansion circuit, 112... ...Closed angle reduction circuit, 113
...Current limiting circuit, 151-153...Resistor and Zener diode forming the discharge circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 点火コイルと、この点火コイルの一次電流を
オン、オフするパワートランジスタと、内燃機関
と同期して回転する交流発電機と、この交流発電
機に発生する交流発電圧に応動してスイツチング
する波形整形回路と、この波形整形回路の出力に
応動して前記パワートランジスタのベース電流を
制御するドライブ回路と、前記点火コイルの一次
電流を所定定値以下に制御すべく前記パワートラ
ンジスタを定電流制御する電流制御回路と、前記
内燃機関の回転数に応じた電圧を前記波形整形回
路に加えて前記交流電圧に対する前記波形整形回
路にスイツチングレベルを変更して前記点火コイ
ルの一次電流が通電している閉角度を拡大する様
に動作する閉角度拡大回路と、前記パワートラン
ジスタが定電流制御されている時間幅に応じて充
電されるコンデンサおよび、このコンデンサの充
電電圧の大きさに応じて放電時定数が切り替わる
放電回路を備え、前記コンデンサの充電電圧によ
つて前記交流電圧に対する前記波形整形回路のス
イツチングレベルを変更し、前記点火コイルの一
次電流が通電されている閉角度を縮小する様に動
作する閉角度縮小回路とを具備する内燃機関用点
火装置。 2 特許請求の範囲第1項記載の内燃機関用点火
装置において、前記閉角度縮小回路は前記パワー
トランジスタが定電流制御されている時間幅に応
じて前記波形整形回路のトランジスタに逆方向バ
イアスを印加するものよりなる内燃機関用点火装
置。
[Claims] 1. An ignition coil, a power transistor that turns on and off the primary current of this ignition coil, an alternator that rotates in synchronization with an internal combustion engine, and an alternating current generation voltage generated in this alternator. a waveform shaping circuit that switches in response; a drive circuit that controls the base current of the power transistor in response to the output of the waveform shaping circuit; and a drive circuit that controls the primary current of the ignition coil to a predetermined value or less. a current control circuit that controls a constant current of the ignition coil; and a current control circuit that applies a voltage according to the rotational speed of the internal combustion engine to the waveform shaping circuit, and changes the switching level to the waveform shaping circuit for the alternating current voltage to control the primary current of the ignition coil. A closing angle expansion circuit that operates to expand the closing angle at which the power transistor is energized, a capacitor that is charged in accordance with the time period during which the power transistor is controlled with constant current, and a magnitude of the charging voltage of this capacitor. A discharging circuit whose discharging time constant is switched according to the charging voltage of the capacitor is provided, and a switching level of the waveform shaping circuit with respect to the alternating current voltage is changed depending on the charging voltage of the capacitor, and a closing angle at which the primary current of the ignition coil is energized is determined. An ignition device for an internal combustion engine, comprising a closed angle reduction circuit that operates to reduce the angle. 2. In the ignition device for an internal combustion engine according to claim 1, the closing angle reduction circuit applies a reverse bias to the transistor of the waveform shaping circuit in accordance with the time width during which the power transistor is under constant current control. An ignition system for internal combustion engines consisting of:
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