JPS61268871A - 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、発振型の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次側には点火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回発生する電圧によっ
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次コイルにだくわえられる電磁エネ
ルギー（（１／２）・Ｌ・■２〕を太き（しなければな
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。

面積が必要となるので、昇圧トランスが大型になる。一
時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。また、上述した従来のものにおいては、い
ずれも過回転防止については何ら考慮されていなかった
。

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、かつ過回転をも簡
単な構成で防止す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、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次コイルを存し、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、内
燃機関の回転に同期して点火１サイクル当り複数の導通
信号を発生する導通信号発生手段と、前記半導体スイッ
チ手段の制御極と前記導通信号発生手段との間に接続さ
れ、この導通信号発生手段の発生出力に同期して点火１
サイクル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、この断続制御回路に接続さ
れ、前記導通信号発生手段の発生出力周波数が所定値以
上になると前記断続制御回路による前記半導体スイッチ
の断続動作を停止するための過回転防止用コンデンサと
、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点火用コンデン
サと、この点火用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
点火用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
ることにより前記点火用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、導通信号発生手段の発生出力に同期して点
火１サイクル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。

また、導通信号発生手段の導通信号周波数に同期して過
回転防止用コンデンサが充放電され、導通信号周波数が
所定値以上になると過回転防止用コンデンサの充放電動
作によって半導体スイッチの断続動作が停止される。

（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、１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
ルでバッテリ充電源と導通信号発生手段とを兼務するも
のである。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。１００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、１０１〜１０４は整流ダイオード、１０５．１０６
は電圧調整用サイリスタ、１０７〜１０９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２Ａ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は抵
抗、２０３．２０５は導通動作の同期用トランジスタ、
２１３は過回転防止用コンデンサ、２０７は遮断用サイ
リスタ、２０８．２０９は遮断電流設定用抵抗、２１２
は１次電流検出用抵抗、２１０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、２
１１ａはその１次コイル、２１１ｂはその２次コイルを
各々示す。３０１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タ、３０５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す、（Ｃ）はコイル１の動作特電
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１０５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１０５がＯ
Ｎ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（過
回転防止用コンデンサ２１３の端子電圧を示し、（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
値が設定しである。（Ｆ）は昇圧トランス２１１の１次
コイル２１１ａ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３０３０２次
コイル３０３ｂ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ｌ−抵抗２０１→
２０２→アース−ダイオード１０３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が導通ずると、過回
転防止用コンデンサ２１３の充電電圧が瞬時に放電され
てトランジスタ２０５のベースｔ　位が下がり、トラン
ジスタ２０５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２１０のベースに
電流が流れ、このパワートランジスタ２１０がＯＮする
。パワートランジスタ２１０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２
１１ａ−パワートランジスタ２１０→抵抗２１２の回路
で、昇圧トランス２１１の１次コイル２１１ａに電流が
流れる。このように１次電流が流れると、抵抗２１２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タ２
０７のゲートトリガ電圧■６アに達するとサイリスタ２
０７が導通する。サイリスタ２０７が導通すると、パワ
ートランジスタ２１０のベース電流がサイリスタ２０７
でバイパスされて、パワートランジスタ２１０のベース
電流がなくなり、パワートランジスタ２１０は急激にＯ
ＦＦする。パワートランジスタ２１０がＯＦＦ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
２１１ａのインダクタンス分により、この１次コイル２
１１ａに高電圧が発生し、２次コイル２１１ｂ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
→点火用コンデンサ３０２→ダイオード３０５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、過回転防止用コンデンサ２１３
は抵抗２０４とコンデンサ２１３とで決まる時定数によ
りバッテリ３より第２図（Ｄ）の実線で示す如く充電さ
れ、この電圧がトランジスタ２０５のベース・エミッタ
間ＯＮ電圧■。に達すると、トランジスタ２０５がＯＮ
する。トランジスタ２０５がＯＮすると、サイリスタ２
０７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、サイリスタ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サ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
タ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１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の電圧を越すと、以上の動作
と同時に、充電回路１００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タ１０５が導通して第１
図ａ点の電圧が第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２０１．２０
２の抵抗値が選定しであるため、低回転から高回転まで
発電機の回転に同期して点火用コンデンサ３０２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
圧の低下は非常に小さい。

以上のように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２１０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。

次に内燃機関が過回転した時の動作を説明する。

機関速度が上昇するに伴いトランジスタ２０３の０Ｎ−
ＯＦＦ周期は短くなって行くのに対し、過回転防止用コ
ンデンサ２１３の充電は抵抗２０４とコンデンサ２１３
とで決まる一定の時定数で行なわれるため、トランジス
タ２０３がＯＦＦしてトランジスタ２０５がＯＮＬ、サ
イリスタ２０７を復帰させる角度位置は回転上昇に伴い
遅れて行く。従って、機関が過回転となる直前の回転速
度におけるトランジスタ２０３のＯＦＦ時間を予め知り
、このＯＦＦ時間では過回転防止用コンデンサ２１３の
充電々圧が第２図（Ｄ）の破線で示すごとぐトランジス
タ２０５のＯＮ電圧■１に達しないように抵抗２０４と
コンデンサ２１３との時定数を設定する。これによって
、設定回転数以上ではトランジスタ２０３がＯＦＦして
もトランジスタ２０５がＯＮＬなくなり、サイリスタ２
０７は抵抗２０６を介してバッテリ３より保持電流が流
れ続けてＯＮを保持するため、パワートランジスタ２１
０のベース電流は常に流れなくなり、その遮断動作が停
止して２次電圧が発生しなくなり、機関速度はこれ以上
上昇することが出来ず、過回転を防止することが出来る
。

以上のように基本回路に過回転防止用コンデンサ２１３
を追加するだけで、機関の過回転防止機能を備えること
が出来るため、小型で安価な過回転防止機能付バッテリ
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２１０のベース電圧
を抵抗２０８．２０９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２１１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
イリスタ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３０
４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
ば導通信号発生手段として適用可能であり、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２１０を導
通させるようにすれば、２極の磁石発電機でも導通信号
発生手段として適用できる。またバッテリ充電源と導通
信号発生手段とは兼務することなく別々に設けるように
してもよい。

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２１０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、導通信号発生手段
の発生出力に同期して点火ｌサイクルにつき複数回昇圧
トランスの１次電流が断続されて、１点火光り複数回点
火用コンデンサを充電するから、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。

さらに、導通信号発生手段の導通信号周波数に同期して
過回転防止用コンデンサが充電され、導通信号周波数が
所定値以上になると過回転防止用コンデンサの充放電動
作によって半導体スイッチの断続動作が停止されるから
、過回転防止用コンデンサを追加するのみの簡単な構成
によって、過回転時に昇圧トランスに高電圧が発生する
のを阻止して、点火火花の発生を阻止し、過回転を確実
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図および第４図は本発明装置の第２および第３実施
例の要部構成を示す電気回路図である。 １・・・導通信号発生手段を兼務する磁石発電機の発電
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、２０７・・・遮断用サイリス
タ、２１０・・・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、２１３・・・
過回転防止用コンデンサ、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タ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）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、内燃機関の回転
   に同期して点火１サイクル当り複数の導通信号を発生す
   る導通信号発生手段と、前記半導体スイッチ手段の制御
   極と前記導通信号発生手段との間に接続され、この導通
   信号発生手段の発生出力に同期して点火１サイクルにつ
   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、この断続制御回路に接続され、前記導通
   信号発生手段の発生出力周波数が所定値以上になると前
   記断続制御回路による前記半導体スイッチの断続動作を
   停止するための過回転防止用コンデンサと、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点火用コンデンサと、この点
   火用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点火用コンデ
   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
   前記点火用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
   制御極と前記導通信号発生手段との間に接続され、この
   導通信号発生手段の発生出力に同期して点火１サイクル
   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
   の制御信号を前記バッテリより供給する導通制御回路と
   、前記昇圧トランスの１次電流に応動し、この１次電流
   が所定値以上になるごとに前記導通制御回路の制御信号
   をバイパスして前記半導体スイッチ手段を遮断させるた
   めのサイリスタとを含んでなり、前記過回転防止用コン
   デンサは前記導通制御回路に接続され、前記導通信号発
   生手段の導通信号に同期して充放電して、この導通信号
   の周波数が所定値以上になると前記導通制御回路より前
   記サイリスタに導通保持電流を流し続けるものである特
   許請求の範囲第１項記載の内燃機関用点火装置。