JPS61255272A - 内燃機関用点火装置 - 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〕 本発明は内燃機関により駆動される発電機の出力により
充電されるバッテリを直流電源とするコンデンサ放電式
の内燃機関用点火装置に関する。

〔従来の技術〕

従来この種のものにおいては、バッテリの出力電圧を昇
圧してコンデンサを充電するために、発振型のＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータを用いたもの（例えば、米国特許第３，５
９９，６１６号明細書）や、点火信号に同期して昇圧ト
ランスの１次コイルにバッテリより電流を流し、この電
流が一定値になるとその電流を遮断して２次コイルに高
電圧を発生させてコンデンサを充電するようにしたもの
（例えば、実公昭５２−５７３１９号公報）がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、上述した従来の前者のものでは、発振形のＤ
Ｃ−ＤＣコンバータの発振トランスとして１次コイルと
２次コイル以外に自己発振用の３次コイルを必要とする
ので、構造が複雑で高価になる。高速においてもコンデ
ンサを十分充電する必要性があることから、発振トラン
スの発振周波数が必然的に高くなるので、電波ノイズが
発生し、他の電子機器に悪影響を与える。機関回転数の
増減に伴って、点火１回転当りのコンデンサ充電回数が
変化することによって、コンデンサ充電電圧が変化し、
結果的に機関回転数に応じて点火エネルギーも変化する
。発振回路を必要とするため、装置が大型で高価になる
などの問題があった。

また、上述した従来の後者のものでは、昇圧トランスの
１次電流の通電開始の制御を点火信号で行うため、この
昇圧トランスの２次例には点火１回当り１回しか高電圧
が発生せず、この点火１回当り１回発生ずる電圧によっ
てコンデンサが充電されるのみである。従って、この点
火１回当り１回の充電動作で点火に必要なエネルギーを
得るためには、昇圧トランスの１次電流および１次コイ
ル巻数を増して、１次コイルにたくわえられる電磁エネ
ルギー（（１／２・Ｉ、・■２〕を大きくしなげればな
らず、更に昇圧トランスはこの１次コイルのアンペアタ
ーンで磁束が飽和しないだけの断面積が必要になるので
、昇圧トランスが大型になる。

−次電流遮断用トランジスタに大容量の物が必要になる
等の問題があり、やはり装置が大型で高価になるという
問題があった。

そこで本発明は、小型かつ安価な構成で、低速から高速
まで十分な点火エネルギーが得られることを目的とする
。

〔問題点を解決するための手段〕

そのため本発明は、内燃機関により駆動されて交流出力
を発生する発電機の出力により充電されるバッテリを直
流電源とする内燃機関用点火装置であって、前記バッテ
リに接続された１次コイルおよび２次コイルを有し、前
記バッテリの出力電圧を昇圧する昇圧トランスと、この
昇圧トランスの１次コイルに直列に接続され、前記バッ
テリより前記１次コイルに流れる電流を断続する半導体
スイッチ手段と、この半導体スイッチ手段の制御極と前
記発電機との間に接続され、この発電機の発電出力に同
期してこの発電機の１回転につき複数回前記半導体スイ
ソヂ手段を断続させるための断続制御回路と、前記昇圧
トランスの２次コイルに接続され、この２次コイルに発
生ずる電圧により充電されるコンデンサと、このコンデ
ンサに接続され点火時期で導通する点火スイッチ手段と
、この点火スイッチ手段と前記コンデンサとで閉回路を
形成する１次コイルおよび２次コイルを有し、前記点火
スイッチ手段が導通することにより前記コンデンサの充
電電荷が前記１次コイルに供給されて前記２次コイルに
点火用の高電圧を発生する点火コイルとを備える内燃機
関用点火装置を提供するものである。

〔作用〕

これにより、発電機の発生出力に同期して発電機の１回
転につき複数回昇圧トランスの１次電流が断続されて、
１点火光り複数回点火用コンデンサが充電される。

〔実施例〕 以下本発明を図に示す実施例について説明する。

第１図に示す第１実施例において、■は内燃機関によっ
て駆動される１２極の磁石式単相交流発電機の発電コイ
ル、２は内燃機関の回転に同期して点火信号を発生する
点火信号コイル、３はバッテリ、４は点火プラグ、５は
キースイッチである。

（１）０は発電コイル１の出力を全波整流してバッテリ
３を充電するための充電回路で、（１）１〜（１）４は
整流ダイオード、（１）５．（１）６は電圧調整用サイ
リスク、（１）７〜（１）９は調整電圧設定用抵抗であ
る。２００はＤＣ−ＤＣコンバータで、導通制御回路２
人と遮断制御回路２Ｂとを含む断続制御回路を有してお
り、２０１．２０２．２０４．２０６は抗抗、２０３．
２０５は導通動作の同期用トランジスタ、２０７は遮断
用サイリスク、２０８．２０９は遮断電流設定用抵抗、
２１２は１次電流検出用抵抗、２（１）は半導体スイッ
チ手段をなすパワートランジスタ、２１１は昇圧トラン
スで、２１１ａはその１次コイル、２１１ｂはその２次
コイルを各々示す６３０１は整流用ダイオード、３０２
は点火用コンデンサ、３０３は点火コイルで、３０３ａ
はその１次コイル、３０３ｂはその２次コイルである。

３０４は点火スイッチ手段をなす点火用サイリスク、３
０５は直流アーク用ダイオード、３０６は抵抗、３０７
はダイオードを各々示す。

第２図は第１図図示回路の各部波形で、（Ａ）は点火信
号コイル２に発生する電圧、（Ｂ）は発電コイル１に発
生する無負荷電圧を示し、（Ｃ）はコイル１の動作時電
圧で、第１図ａ点の電圧を示し、（Ｃ）の実線は電圧調
整用サイリスタ（１）５がＯＮしていない比較的低速回
転時の電圧を示し、　（Ｃ）の点線はサイリスタ（１）
５がＯＮして電圧調整動作をしている比較的高回転時の
電圧を示す。　（Ｄ）はトランジスタ２０３のコレクタ
電圧を示し、　（Ｅ）はトランジスタ２０５のコレクタ
電圧を示す。ここで、抵抗２０１と２０２は、電圧調整
動作時にも、トランジスタ２０３のＯＮする幅が大幅に
変化しないように抵抗値が設定しく８） である。　（Ｆ）は昇圧トランス２１１の１次コイル２
１１ａに流れる電流、（Ｇ）は点火用コンデンサ３０２
の充電電圧、（Ｈ）は点火コイル３０３の２次コイル３
０３ｂに発生する点火用高電圧を示す。

次に、上記構成においてその作動を説明する。

キースイッチ５をＯＮＬ、磁石発電機のロータが回転す
ると、発電コイル１には第２図（Ｂ）の様にロータ１回
転で６サイクルの無負荷交流電圧が発生する。そして、
発電コイル１に正方向電圧（第１図図示の実線矢印方向
の電圧）が発生すると、発電コイル１→抵抗２０１→２
０２→アース−ダイオード（１）３の回路で電流が流れ
、抵抗２０２の端子間電圧によってトランジスタ２０３
を導通させる。トランジスタ２０３が導通すると、トラ
ンジスタ２０５のベース電位が下がり、トランジスタ２
０５がＯＦＦする。このトランジスタ２０５がＯＦＦす
ると、バッテリ３からキースイッチ５および抵抗２０６
を介してパワートランジスタ２（１）のベースに電流が
流れ、このパワートランリスク２（１）がＯＮする。パ
ワートランジスタ２（１）がＯＮすると、バッテリ３−
キースイッチ５→昇圧トランス２１１の１次コイル２１
１ａ−パワートランジスタ２１〇−抵抗２１２の回路で
、昇圧トランス２１１の１次コイル２１１　ａ　定電流
が流れる。このように１次電流が流れると、１霧抗２１
２の端子電圧は１次電流に比例して上昇して行く。この
電圧は抵抗２０８と２０９で分割された後遮断用サイリ
スタ２０７のゲートに入力されている。そして、昇圧ト
ランス２１１の１次コイル２１１ａに流れる電流が増え
て行き、やがて抵抗２０９の端子電圧が遮断用サイリス
ク２゜７のゲートトリガ電圧ＶＧＴに達するとサイリス
タ２０７が導通する。サイリスク２０７が導通すると、
パワートランジスタ２（１）のベース電流がサイリスク
２０７でバイパスされて、パワートランジスタ２（１）
のベース電流がなくなり、パワートランジスタ２（１）
は急激にＯＦＦする。パワートランジスタ２（１）がＯ
ＦＦして昇圧トランス２１１の１次電流が遮断されると
、１次コイル２］１ａのインダクタンス分により、この
１次コイル２１１ａに高電圧が発生し、２次コイル２１
１ｂにも巻数倍の電圧が誘起され、この電圧によりダイ
オード３０１一点火用コンデンサ３０２−ダイオード３
０５の回路でコンデンサ３０２を充電する。

更に、磁石発電機のロータが回転し、発電コイル１に負
方向電圧（第１図図示の点線矢印方向の電圧）が発生す
ると、トランジスタ２０３のベース電流が流れなくなり
、トランジスタ２０３がＯＦＦする。このトランジスタ
２０３がＯＦＦすると、トランジスタ２０５のベースに
抵抗２０４を介してベース電流が流れ、トランジスタ２
０５がＯＮする。トランジスタ２０５がＯＮすると、サ
イリスク２０７のアノード・カソード間に流れていた電
流がトランジスタ２０５に流れ、サイリスク２０７は保
持電流が流れなくなりＯＦＦする。

以上の動作を発電コイル１の正、負電圧でくり返し、結
局第２図（Ｇ）に示すように点火用コンデンサは磁石発
電機の１回転につき６回充電される。

そして、点火信号コイル２には第２図（Ａ）に示すごと
く内燃機関の回転に同期して磁石発電機の１回転につき
１ザイクルの点火信号が発生し、点火時期において、信
号コイル２に正方向電圧が発生すると、点火用サイリス
ク３０４を導通させ、点火用コンデンサ３０２の充電電
荷を点火コイル３０３の一次コイル３０３ａに急激に放
出して、その２次コイル３０３ｂに高電圧を得て、点火
プラグ４に点火する。

また、磁石発電機のロータ回転が上昇し、発電コイル１
の発生電圧が、バッテリ３の電圧をこすと、以上の動作
と同時に、充電回路（１）０を介してバッテリ３を充電
する。

さらに、ロータ回転が上昇して発電コイル１の発生電圧
が上昇し、電圧調整用サイリスク（１）５が導通して第
１図ａ、壱の電圧が第２図（Ｃ）の点線の様になっても
、トランジスタ２０３が動作するように、抵抗２０１．
２０２の抵抗値が選定しであるため、低回転から高回転
まで常に発電機の回転に同期して点火用コンデンサ３０
２を６回充電し、非常に安定した点火エネルギーを得る
ことが出来る。

また、抵抗２０１．２０２は抵抗値が数百Ω〜数十にΩ
のものを使用しているので、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０
０の同期信号を発電コイル１から得てもバッテリ充電電
流の低下は非常に小さい。

以上の様に１点火当り６回のコンデンサ充電で点火用エ
ネルギーを得るため、充電１回当りのエネルギーは少な
くてすみ、結局１回の充電に要する電磁エネルギーが少
なくすむので、トランス２１１の小型化や、パワートラ
ンジスタ２（１）として低電流タイプのものの使用が出
来、小型で安価な、バッテリを電源とするコンデンサ放
電式点火システムが可能になる。

第３図は本発明の第２実施例を示すもので、上記第１実
施例に対し、遮断制御回路２Ｂとして、昇圧トランス２
１１の１次電流を直接的に検出する代わりに、この１次
電流に対応するパワートランジスタ２（１）のベース電
圧を抵抗２０Ｂ、２０９により検出し、このベース電圧
が設定値になることにより昇圧トランス１１の１次電流
が一定値以上になったことを間接的に検出して遮断用サ
イリスク２０７を導通させるようにしたものである。

第４図は本発明の第３実施例を示すもので、上記第２実
施例に対し、導通制御回路２Ａとして、ＮＰＮ　）ラン
リスタ２０５をパワートランジスタ２（１）のベース・
エミッタ間に並列に接続する代わりに、ＰＮＰ　）ラン
リスタ２１３を抵抗２０６とパワートランジスタ２（１
）のベースとの間に直列接続したものである。さらに、
発電コイル１に中間タップ１ａを設け、この中間タップ
ｘａ４よりダイオード２１５を介して導通制御回路２人
に導通制御信号を供給すると共に、中間タップ１ａより
動作スイッチ６を介してランプ負荷７に電力を供給し、
また、発電コイル１の端子間電圧をダイオード（１）１
により半波整流してバッテリ３を充電するようにしであ
る。

第５図は本発明の第４実施例を示すもので、上記第１実
施例に対し、バッテリ３の出力電圧を、定電圧回路４０
０を介してＤＣ−ＤＣコンバータ２００に供給すると共
に、トランジスタ２０５のコレクタ出力をコンデンサ２
５１、抵抗２５２およびダイオード２５３よりなる微分
回路により微分してフリップフロップ２７０をセントし
、このフリップフロップ２７０の出力を抵抗２８５〜２
８７およびトランジスタ２９１．２９２を介してパワー
トランジスタ２（１）のベースに伝達してこのパワート
ランジスタ２（１）を導通させ、電流検出抵抗２１２に
より検出した昇圧トランス２１１の１次電流が、抵抗２
８２．２８３により設定された設定値以上になるとコン
パレータ２８１に高レベルの出力が発生してフリップフ
ロップ２７０をリセットしてパワートランジスタ２（１
）を遮断するようにしたものである。

第６図は本発明の第５実施例を示すもので、上記第１実
施例に対し、点火用コンデンサ３０２の端子間に、点火
コイル３０３の１次コイル３０３ａと点火用サイリスタ
３０４との直列回路を接続゛　　すると共に、サイリス
タ３０４に、交流アーク用ダイオード３０５ａを逆並列
接続したものである。

なお、上述した各実施例においては、１２極の磁石式単
相交流発電機を用いたが、４極以上の磁石発電機であれ
ば適用可能であり、また３相発電機でもよく、さらに、
磁石発電機でなくとも界磁コイルを有するオルタネータ
でもよく、さらには、正負の各半波出力を全波整流して
パワートランジスタ２（１）を導通させるようにすれば
、２極の磁石発電機でも適用できる。

また、上述した実施例においては、点火信号コイル２の
点火信号により点火用サイリスタ３０４を導通させるよ
うにしたが、点火時期を電子的に制御する電子式点火時
期制御回路の出力によって点火用サイリスタ３０４を導
通させるようにしてもよい。

また、本発明は多気筒内燃機関にも適用可能であり、こ
の場合には、ＤＣ−ＤＣコンバータ２００として昇圧ト
ランス２１１以外の回路を各気筒に共用し、気筒数個の
昇圧トランスを１つのパワートランジスタ２（１）によ
り断続し、各昇圧トランスの各２次側に発生する高電圧
によって各気筒の点火用コンデンサを各々充電し、これ
ら各コンデンサの充電電荷を各気筒の点火コイルに供給
するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明においては、発電機の発生出力
に同期して発電機の１回転につき複数回昇圧トランスの
１次電流が断続されて、１点火当り複数回点火用コンデ
ンサを充電するから、バッテリを充電するだめの発電機
の発生出力を有効に利用して、小型かつ安価な構成で、
低速から高速まで十分な点火エネルギーを得ることがで
きるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の第１実施例を示す電気回路図、第
２図は第１図図示装置の作動説明に供する各部波形図、
第３図ないし第６図は本発明装置の第２ないし５実施例
の要部構成を示す電気回路図である。 １・・・磁石発電機の発電コイル、２Ａ、２Ｂ・・・断
続制御回路を構成する導通制御回路と遮断制御回路、３
・・・バッテリ、２（１）・・・半導体スイッチ手段を
なすパワートランジスタ、２１１・・・昇圧トランス、
２１１ａ・・・１次コイル、２１１ｂ・・・２次コイル
、３０２・・・点火用コンデンサ、３０３・・・点火コ
イル、３０３ａ・・１次コイル、３０３ｂ・・・２次コ
イル、３０４・・・点火スイッチ手段をなす点火用サイ
リスク。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関により駆動されて交流出力を発生する発
   電機の出力により充電されるバッテリを直流電源とする
   内燃機関用点火装置であって、前記バッテリに接続され
   た１次コイルおよび２次コイルを有し、前記バッテリの
   出力電圧を昇圧する昇圧トランスと、この昇圧トランス
   の１次コイルに直列に接続され、前記バッテリより前記
   １次コイルに流れる電流を断続する半導体スイッチ手段
   と、この半導体スイッチ手段の制御極と前記発電機との
   間に接続され、この発電機の発電出力に同期してこの発
   電機の１回転につき複数回前記半導体スイッチ手段を断
   続させるための断続制御回路と、前記昇圧トランスの２
   次コイルに接続され、この２次コイルに発生する電圧に
   より充電されるコンデンサと、このコンデンサに接続さ
   れ点火時期で導通する点火スイッチ手段と、この点火ス
   イッチ手段と前記コンデンサとで閉回路を形成する１次
   コイルおよび２次コイルを有し、前記点火スイッチ手段
   が導通することにより前記コンデンサの充電電荷が前記
   １次コイルに供給されて前記２次コイルに点火用の高電
   圧を発生する点火コイルとを備える内燃機関用点火装置
   。
2. （２）前記断続制御回路は、前記半導体スイッチ手段の
   制御極と前記発電機との間に接続され、この発電機の発
   生出力に同期してこの発電機の１回転につき複数回前記
   半導体スイッチ手段を導通させるための導通制御回路と
   、前記昇圧トランスの１次電流を検出し、この１次電流
   が所定値以上になるごとに前記半導体スイッチ手段を遮
   断させるための遮断制御回路とを含んでなる特許請求の
   範囲第１項記載の内燃機関用点火装置。