JPS62500949A - マグネツト発電機を有する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】 従来の技術 本発明は、請求の範囲第１項の上位概念に記載のマグネット発電機を有する内燃 機関用点火装置から出発する。米国特許第４１７５５０９号明細書から公矧の点 火装置において、点火時点の制御のための第１の回路分岐の他に、点火時点のゾ ヤンゾ変化調整のための第２の回路分岐が設けられており、その際点火スイッチ ング素子を点火時点において切換制御する、第２の回路分岐の制御スイッチは、 いわいるジャンプ変化回転数を設定調整するための回転数に依存する抵抗素子に 接続されて＾る。この公知の解決法において、ゾヤンノ変化調整のための第２の 切換分岐によって、点火スイッチング素子が点火時点の前にもはや完全に電流を 通す状態に導通側＃されず、結果的に点火時点の前に１次電流の減衰、ひいては １次電圧の上昇を来たすという点が不利である。１次電圧が上昇することによっ て点火時点は早期点火の方向に前方向に移動する。

しかし１次電流のこの形式の減衰は結果的に同時に点火電圧の不都合な低下を来 たすことになる。これにより、機関の無負荷領域および電力領域において１１整 特性曲線を要求に最適に整合することも難しい。

本発明の解決法によって、冒頭に述べた形式の点火装Ｆ！ｔを、点火時点の調整 特性曲線が機関の要請に容嶋に整合することができるようにすることで改善する ことが望１れかつその際回転数値域全体にわたって高い点火電圧を発生するため に１次電流は出来るだけ僅かしか減衰されないようにしたい。

発明の利点 請求の範囲第１項の特徴部分に記載の構成を有する本究明の点火装置は、簡単な 方法で低い回転数領域において点火時点は１次電圧によっておのおのの点火過程 の前に規定され、−万高い回転ａ領域にＨいて点火時点は１次電流によって規定 される。これにより点火装置は簡単な方法で、所定のいわいるジャンプ変化回転 数に達した際点火時点が所望の値だけ早期点火の方向に調整されるように回路定 数が選定される。別の利点として認められることは、この解決構想によって点火 時点の調整特性面−が低い回転数領域ないし高い回転数領域において互いに無関 係に付加的な回路構成によって必要の場合に一層の改善が行なわれることである 。

請求の範囲の実施態様項（記載の構成によって、請求の範囲第１項に記載の特徴 の有利な実施例および改良例が可能である。第２の回路分岐の回転数に依存する 抵抗素子を抵抗およびそれに並列なコンデンサから形成し、その結果回転数の上 昇に伴って素子の抵抗値が低下するようｉｃすると特別有利である。この種の抵 抗素子が点火スイッチング素子に接続された、分圧器の分路を形成するとき、第 ２の制御スイッチにおける電位は点火時点の前にその都夏回転数の上昇にともな って高くなる。

さらに、高い方の回転数領域における点火時点の調整特性曲線に作用を及ぼすた めに、第２制御スイツチの制御接続端子を別の抵抗を介して測定抵抗に接続さル でいない方の側の、１次巻線の端部に接続すると有利である。低い回転数領域に おいては、調整特性曲線に作用を及ぼすために、有利な方法において、第５　ｉ １Ｊ御スイッチを有する石６の、点火スイッチング素子を切換制御する回路分岐 が第１回路分岐に対して並列に接続され、その際両方の回路分岐の相応の回路定 数の選定によって、重畳される２つの調整特性曲線を発生することができ、これ により低い無負荷回転数時においても所望の点火時点が実現可能である。

図　面 本発明の２つの実施例に図面に図示されておりかつ引続く説明において詳細に説 明される。第１図は本発明の点火装置を示し、第２図は点火ｉｔの点火時点の調 整曲線を示し、第６図は付加的な構成によって改善された、第１図の点火装置の 制御回路を示す。

実施例の説明 第１図において、マグネット発電機１０によって給電される単一シリンダ内燃機 関に対する点火装置の回路図が図示されている。マグネット発電機は、回転する 磁石系１１を備えてお夕、この系は２つの磁極片の間に配設されている１つの永 久磁石ｔｔａを有しかつそれは図示されていない内燃機関のフライホイールまた は送風輪の外周縁に配設されている。磁石系１１は、内燃機関のケーシングに配 設されている点火電機子１２と協働する。点火区磯子は同時に点火コイルとして 作用しかつ１次巻線１３ａおよび２次巻ｍ１３１）を備えている。２次巻ＭＡハ 点火ケーブル１４を介して内燃機関の点火プラグ１５に接続されている。点火電 機子１２の１次巻線ｔ３ａは接続端子Ａ、Ｂｉ介して１次′：ｌｔ流回路に接続 されている。１次′心流回路には、ｎｐｎ　４　成形の点火トランジスタ１６の スイッチング区間が設けられている。点火トランジスタ１６は、３段ダーリント ンスイッチトランジスタとして形成されており、そのコレクタはツェナーダイオ ード１Ｔを介してアース受続されている、１次巻Ｉｖ１１１３ａの接続端子ＡＩ Ｃ接続されており、エミッタは電流測定抵抗１８ｔ″介して１次巻線１３ａの他 方の端部と接続されている接続端子Ｂに接続されて込る。点火トランジスタ１６ のベースは抵抗１９を介してツェナーダイオード１７のアノードに接続されてお り、これにより点火トランジスタ１６のベース電位が高くなりかつ同時に逆電圧 の制限のために用いられる。ベース−エミッタから形成される、点火トランジス タ１６の制御区間は、次の制御回路に接続されている。制御回路は、ｎｐｎ制御 トランジスタとして形成されておりかつ点火トランジスタ１６の制御区間および この区間と直列に接続されている電流測定抵抗１８ｉＣ対して並列に接続されて いる、第１制御スイツチを有する第１回路分岐を仔する。制御トランジスタ２０ のベースは、抵抗２１を介して点火トランジスタ１６のコレクタに接続されてお り、筐たコンデンサ２２およびこれと並列接続されている抵抗２３′ｅ介して接 続端子Ｂに接続されている。

高い方の回転数領域における早期点火の方向における点火時点のジャンプ変化調 整のために、点火トランジスタ１６のベースは、ｎｐｎ制御トランジスタ２４の 形の第２制御分岐に接続されている。第２制御トランジスタ２４のスイッチング 区間は、第１制御トランジスタ２０のスイッチング区間と並列に接続されている 。

第２制御トランジスタのベースは、電流測定抵抗１８に並列接続されている分圧 器のタップ２５１Ｃ接続されている。分圧器の上側の分岐は回転数に依存する抵 抗素子２６から成ジ、下側の分岐は抵抗２γから成る。

回転数に依存する抵抗素子２６は、オーミック抵抗２８とそれに並列であるコン デンサ２９とから構成されている。このコンデンサは、分圧器のタップ２５と点 火トランジスタ１６のエミッタとの間に設げられている。別の抵抗３０は、第２ 制御トランジスタ２４のベースと点火トランジスタ１６のコレクタとの間に設け られている。さらに逆ダイオード３１が点火トランジスタ１６のスイッチング区 間に並列接続されている。

第１図の点火装置の動作を第２図を用いて詳細に説明する。第２図は内燃機関の 点火時点の経過を、内燃機関の回転数σに依存してピストンの上死点との関連に おいてクランク軸回転角就ψについて示している。

一点鎖点で示す曲線へは、第３図の回路によって実現可能であるので、後で詳し く説明する。低回転数領域に対する曲！！ｂは、毎分約４５００回転の、いわい るジャンプ変化回転数まで第１図の制御トランジスタ２０ｔ−有する回路分岐に よって実現される。これに対して高回転数領域に対する曲線Ｃは第２７Ｉｌｉｌ Ｉ＃トランジスタ２４を有する第２回路分岐によって実現される・内燃機関の作 動の際回転する磁石系１１によって点火″ｒＪ１機子１２の１次巻線１３ａに正 および負の電圧半波が発生される。１次巻＋腺１３　ａのアースに接続されてい る方の側の接続端子から見て、正の電圧半波は逆ダイオード３１およびツェナー ダイオード１１ｔ″介して、電圧ピークによって点火装置のその他の素子が損傷 されることがないように、減衰される。負の電圧半波は、点火エネルイーの発生 並びに点火のトリがの几めに必要である。おのおのの負の電圧半波の始めによっ てまず制御電流が抵抗１９を介して点火トランジスタ１６の制御区間に流れかつ このトランジスタ全導通状態に切換える。それから、後ｒｌＬ接続されているｉ ｔ流測測定抵抗１８有する点火トランジスタ１６のスイッチング区間を介して１ 次電流を流れることができる。

更に１次電圧はその都度、抵抗２１と、制御回路の第１回路分岐の並列コンデン サ２２ｔ−有する抵抗２３とを流れる制御電流並びに抵抗３０と、制御回路の第 ２回路分岐の抵抗２Ｉとを流れる制＃？を冗を駆動する。

第１回路分岐における−」＃電流によって、コンデンサ２２が尤ｔされる。更に 、１久′を流回路における電流測定抵抗１Ｂでの電圧降下によって、この測定抵 抗に対して並列に設けられている、抵抗素子２６および抵抗２７ｔＷする分圧器 金倉して別の制御電流が流れる。

低い回転数領域においては、第１回路分岐の相応の回路定数選定に応じて、点火 時点はコンデンサ２２における電荷によって遅延される。コンデンｔ２２が制御 トランジスタ２０の動作電圧に光電されるや否や、制御トランジスタはしゃ断状 態から１流を通す状態に移行し、これにより点火トランジスタ１６の制御区間が 短絡される。１次を流はしＪＰ断されかつこれにより２次巻［１３１）に、結果 的に点火プラグ１５に点火火花を惹き起こす高成圧パルスが発生される。その際 １次電流のしやｌｆｒは、抵抗２１を介して制御トランジスタ２００ベースに正 帰還されている１次電圧の同時の上昇によって加速される。コンデンサ２２１Ｃ 並列接続されている抵抗２３は、点火時点を調整しかつ点火過程の減衰後のコン デンサ２２ｆｃ放電するために用いられる。１次電圧の別の正帰還は、第２回路 分岐における抵抗３０および２７を介して行なわれ、これら抵抗を用いて、第２ 制御トランゾスタ２４も、１次電圧パパルスの発生によって導通切換されかつ１ 次電流のしゃ断が加速される。

低い回転数領域において、第２制御トランゾスタ２４はまだ点火時点の決定に何 らの影響も及ぼさない。

とい５のＲ回転数に依存する抵抗素子２６はまだ非常に高オームでありかつした がって抵抗２７において発生する電圧降下はまだ、点火をトリがする之めＩｃ第 ２制御トランジスタ２４を導通状態に制御するには十分な大きさでない。回転数 の上昇にしたがって、すなわち周波数の上昇にしたがって抵抗素子２６の全抵抗 値が低下し、これにより分圧器のタラｆ２５において電位が高められる。さらＩ ｃ１次電流は回転数の上昇にともなって増加するので、結果的に回転数の上昇に したがって電流測定抵抗１８における電圧降下も高めらへこれによりタップ２５ における電位も同様に回転数の上昇にともなって高められる。ところでいわいる ジャンプ変化回転数ないし約４５００　ｒ−ｐ−ｍの回転数領域に達すると、第 ２回路分岐のタップ２５における電位は、第１回路分岐のコンデンサ２２におけ る電位が制御トランジスタ２０の動作電位に達するよシ以前に、磁石系１１の完 全な回転の都度第２制御トランジスタ２４の動作電圧に達する。それ故ＱＣ点火 時点は、回転数が引続き上昇するのにしたがって、第２制御トランジスタ２４に よって決められるようになる。その際トランジスタは、タップ２５における電位 によって、第１　？ｌ１ｌＪ御トランジスタ２０より所定の角度値だけ前で４≠ −ｉ１状態に切換？ｆ＋ＩＩ御され、ひいては点火トランジスタ１６を点火を行 なうためにしゃ断する。したがって第２図における調整特性曲線は曲線すから曲 線Ｃへ持ち上げられかつこれにより点火時点の調整は早期調整の方向において実 現される。回転数が引続き上昇すると、抵抗素子２６の抵抗イぼは一ノー低下す るので破＋ｇ　Ｃ’で示す点火時点も一層早期点火の方向に：Ａ整されることに なる。しかしこのことは内燃機関の最適な出力発生に対して不都合となるケース が多いので、このことは第２？１Ｉｌ）ランゾスタ２４のベースにおける抵抗３ ０によって次のようにして抑圧される。すなわち点火時点まで抵抗３０および２ ７を有する回路分岐を介して流れる制御通流が回転数の上昇に伴なって低減され 、ひいてはタップ２５における電位の一層の上昇に対して反作用することによっ てである。

第５図は、第１図の点火装置の別の実施例を示し、その際第１図で既に説明し九 素子には同じ参照番号が付けられている。その際点火トランジスタ１６は逆ダイ オード３１を有する６段パワダーリントン回路として図示されている。電流測定 抵抗は２つの分圧抵抗１１３ａおよび１８１）Ｋ分割され、その際両抵抗間のタ ップ３２は、制御トランジスタ２０および２４のエミッタに接続されている。無 負荷領域における点火時点を決めるために、ｆｆｆｌＪ御回路に第３の制御トラ ンジスタ３３を有する第３回路分岐が設けられており、このトランジスタのスイ ッチング区間は２つの別の制御トランジスタ２０および２４のスイッチング区間 に並列接続されている。、窮３制御トランジスタ３３のベースは、コンデンｔ３ ４を介して１次″１ｔｔＩｆ、回路の接続端子Ｂに接続されている。コンデンサ ３４には抵抗３５が並列接続されている。この制御トランジスタのベースはその 地番で、別の抵抗３６と介して点火トランジスタ１６のコレクタに接ＶＣすれて いる。制御スイッチ２０゜２４および３３の温度特性は、それぞｎが制御トラン ジスタ２０，２４および３３のベースを点火トランジスタ１６のコレクタに接続 するＰＴＣ抵抗２１　ａ、　３６ａおよび３０によって補償される。その際ＰＴ Ｃ抵抗２１ａおよび３６ａは、本来の抵抗２１および２６に前置接続されている 。

空間的に小さくかつコストの点で宵利に製造可能な制御回路？実現できるよ−う にするために、ＰＴＣ抵抗２１ａ、３６＆、３０、点火トランジスタとその結合 抵抗１９および逆ダイオード３１並びに前置接続されているツェナーダイオード １７は第１１Ｃモジユール３７に集積されている。５つの制御トランジスタ２０ ゜２４３６よび３３は、別の工Ｃモジュール３８内に含まれている。２つの工Ｃ モジュール３１および３８は、制御回路のその他の素子とともに１つのサブスト レート上にハイグリッド構成においてまとめら！！、かつ接続端子ＡおよびＢを 介して第１図のマグネット発電機１０の１次巻巌１３ａに接続されている。

第３図に図示の制御回路を有する点火装置の動作は実質的１ｃ第１図の制御回路 の動作に相応する。第６制御トランジスタ３３全有する第３回路分岐は、内燃機 関の廃がス値を考慮して無負荷回転数領域における点火時点を決めるために用い られる。第３回路分岐におけるコンデンサ３４の光重によって遅延される、第６ 制御トランジスタ３３０反転制＃は第２図の一点鎖線ａかられかる。この第３回 路分岐は、第１回路分岐に対する並列回路であるので、コンデンサ３４および抵 抗３５．３６および３６ａの相応の選定によって、無負荷回転数領域において、 第１回路分岐における制御トランジスタ２０の動作電圧より早めに、磁石系１１ のその都度の回転によって？１ｌｒｌノ御トランジスタ３３の動作電圧に達する 。低い回転数領域におい′て電流半波の頂点を越える、点火時点の一層の遅延は 、制御トランジスタ２０，２４および３３のエミッタ電位を電流測定抵抗の一方 の抵抗１８ｂにおける電圧降下によって高めることによって実現される。それ故 に点火時点は、第２図の一点鎖線で示す曲線ａの無負荷回転数領域において第３ 制御トランジスタ３３によって決められ、その際このトランジスタの、電流を通 す状態への反転制御によって点火トランジスタは点火を開始するようにじゃ析さ れる。第１および第３の回路分岐におけるコンデンサ２２および３４の光電に対 してその都度所定の時間が必要であるので、これらコンデンサに対応している制 御トランジスタ２０および３３の反転制御は回転数の上昇にしたがって一層遅廷 される。このことは第２図のａｌｌ整特性曲線の曲線ａおよびｂの下降する枝に よって表わされている。曲線ａが示すように第３回路分岐において第３制御トラ ンジスタ３３の反転制御の際の遅延は、回転数の上昇において比較的大きいので 、制御トランジスタ２０を有する第１回路分岐は約１５００　ｒ、ｐ、ｍの回転 数の際の点火のトリガを引受ける。最終的に、４５００ｒ−ｐ−ｍの回転数にお いて第２回路分岐が電流測定抵抗２８ａおよび２８１）における１次電流結＆に 介して第２の制御トランジスタ２４の反転制御およびこれと結び付いた、早期点 火の方向における点火時点のジャンプ変化調整によって点火トリが？引き受ける 。高い方の回転数領域において抵抗３０によって、回転数に依存する抵抗素子２ ６によって生ぜしめられる、線σが示す早期調整が妨げられる。

本発明は、第１図および第２図に図示の実施例に限定されない。その理由は回路 構成の変形が可能であるからである。しかし低い方の回転数領域における点火時 点のジャンプ変化調整を実現するために、点火時点ｔ−ｊ：１次電圧に値電圧て 第１制御スイツチを有する第１回路分岐によって決められ、−万高い方の回転数 領域において１次電流に依存してトリがされることが鷹要である。その際周波数 ないし回転数に依存して変化可能な抵抗素子によって、特性曲線が第１回路分岐 Ｖこよって実現される第１部分すから第２回路分岐によって実現される第２部分 Ｃへ移行するいわいるジャンプ変化回転数ないしジャンｆ変化回転数領域が決め られる。

マグネット発゛シ機の点火電機子は、出来るだけ大きな、点火のために使用され る電圧半波を１次電流回路に発生するために、２字形点火電機子の真中の脚に配 ｅされている。しかしＵ字形の鉄心を使用した場合も十分な点火半波が可能であ る。有利には回路装置全体は点火電機子１２のケーシング内に設けられる。その 際本発明を実現するために、１次巻線１３ａのいづれかの端部をアースに接続す ることが必要である。回路実現の際容量として、シリンド回路のコンデンサまた はチップコンデンサを使用することができる。Ｅ字形鉄心を有する点火電機子に おいて点火のため−（利用される、平均電圧半波が前方および後方にずれた、反 対の極性の電圧半波よシ著しく大きいので、この種の点火装置はその他必要な回 転数領域において逆回転しなりように保証されている。というのは比較的小さな 半波の′区位逆転の際反転において、微火がトリがされないからである。第２図 ＩＣ示す曲Ｍａｓ　ｂおよびＣの個別部分間の調整特性曲線の移行ＶＣ対する補 償は、６つの回路分岐における抵抗２３，２７および３５を補償抵抗として形成 することによって、変化させることができる。

本発明の点火装置によって、無負荷および動作領域において、１５ＫＶ以上の高 い点火電圧ｆＣ実現することができる。種々異なったマルチパイプレータ回路に よって、調整特性曲線の甲し分のない設定調整が可能である。僅かな無負荷−転 数ζ′こも拘わらず点火装置の逆回転ｉＣ対して安全である。制御トランジスタ ２０゜２４および３３並びに点火トランジスタ１６はスイッチ作動するので、そ れらは増幅度の変動によってその機能が影＃を受けることはない。さらに温度が 申し分ない場合、互いに独立ＶＣ動作する回路分岐によって種種の調整特性曲線 が実現される。

国際ｙ４査報告 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　τＨＥ　ＩＮＴＥＲ）ＩＡτｌ０ＮＡＬ　Ｓ、ＥＡＲＣＨＲ ＥＰＯＲＴ　ＯＮ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．内燃機関によつて駆動される、回転する磁石系と協働する点火電機子を有す るマグネツト発電機を有する内燃機関用点火装置であつて、前記磁石系の２次電 流回路に少なくとも１つの点火プラグが設けられておりかつ１次電流回路には電 子点火切換素子が設けられており、該切換素子は制御回路によつて点火時点にお いて次のようにして電流を通す状態からしや断状態へ移行する、すなわち低い回 転数領域において点火電機子と並列接続された分圧器と該分圧器に接続されてい る第１制御スイツチとを有する第１回路分岐が前記点火切換素子を切換制御しか つ高い回転数領域において点火時点を早期点火の方向へジヤンプ変化調整するた めに、回転数に依存する抵抗素子と第２制御スイツチとを有する第２の回路分岐 が前記点火切換素子を切換制御することによつて移行される形成のものにおいて 、前記第２回路分岐は、点火スイツチング素子（１６）の切換区間と直列接続さ れている電流測定抵抗（１８）を有し、該抵抗に分圧器（２６，２７）が並列接 続されており、前記分圧器の第１分岐は回転数に依存する抵抗素子（２６）を形 成しかつ前記分圧器のタツプ（２５）が第２制御スイツチ（２４）の制御接続端 子に接続されていることを特徴とする内燃機関用点火装置。
2. ２．回転数に依存する抵抗素子（２６）は、抵抗（２８）と該抵抗に並列接続さ れているコンデンサ（２９）とから成りかつ点火スイツチング素子（１６）に接 続されている、分圧器の分岐を形成する請求の範囲第１項記載の点火装置。
3. ３．第２制御スイツチ（２４）の制御接続端子は、別の抵抗（３０）を介して、 測定抵抗（１８）に接続されていない方の、点火スイツチング素子（１６）の接 続端子に接続されている請求の範囲第２項記載の点火装置。
4. ４．第１制御スイツチ（２０）および第２制御スイツチ（２４）のスイツチング 区間は、点火スイツチング素子（１６）の制御区間および電流測定抵抗（１８） の少なくとも一部（１８ａ）に並列に接続されている請求の範囲第１項から第３ 項までのいづれか１項記載の点火装置。
5. ５．点火スイツチング素子（１６）を切換制御する第３の回路分岐の第３制御ス イツチ（３３）が第１回路分岐に並列接続されている請求の範囲第１項から第４ 項までのいづれか１項記載の点火装置。
6. ６．第１、第２および第３の制御スイツチ（２０，２４，３３）の制御接続端子 はそれぞれ１つのＰＴＣ抵抗（２１ａ，３０，３６ａ）を介して、点火スイツチ ング素子（１６）としての３段ダーリントントランジスタのコレクタに接続され ている請求の範囲第５項記載の点火装置。
7. ７．ＰＴＣ抵抗（２１ａ，３０，３６ａ）および点火切換素子（１６）は、第１ ＩＣモジュール（３７）に含まれており、３つの制御スイツチ（２０，２４およ び３３）は別のＩＣモジュール（３８）に含まれている請求の範囲第６項記載の 点火装置。