JPS6311336Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 この考案は機関のパラメータ、たとえば機関回
転数に応じて機関点火時期を制御した機関の点火
装置に関する。

〔従来技術〕

従来この種の装置は、機関の回転数に同期した
点火時期に対応して発生する信号発電機の信号電
圧のトリガレベルを検出して点火装置の半導体ス
イツチング素子を開閉させて点火コイルの２次側
に点火電圧を発生させるものであり、この信号電
圧波形によつて機関の点火時期を決定するもので
あつた。したがつて、点火時期は信号電圧波形に
より決定されるので、機関の要求点火時期に充分
対応することができない。

〔考案の概要〕

この考案は従来の問題点を解消するものであ
り、積分器の第１出力が第３基準値に達すると、
点火時期決定用のトリガ信号を発生する回路をそ
なえ、このトリガ信号の発生位置を機関回転数の
上昇に伴ない所定のクランク位置側に進ませるこ
とにより、所定の傾斜をもつて進角する点火時期
特性を得、所定クランク位置に達してからは所定
クランク位置にて一定の進角度を呈する点火時期
特性を得ることを目的とする。

〔考案の実施例〕

さて、この考案の一実施例につき図面を参照し
て説明する。なお、図面において同一の機能を有
する構成要素には同一の符号を付す。

第１図はこの考案の一実施例を示す回路図であ
る。は点火装置であつて、ここでは周知なコン
デンサ放電形点火装置を示している。１は図示せ
ぬ磁石発電機の発電コイルであり、機関の回転に
同期して正負の交流出力を発生する。２，３は発
電コイル１の出力を整流するダイオード、４はダ
イオード２の整流出力により充電されるコンデン
サ、５はコンデンサ４の放電回路に接続された点
火コイルであり、コンデンサ４に直列接続された
１次コイル５ａと点火プラグ６に接続された２次
コイル５ｂからなる。７はコンデンサ４の放電回
路に接続された半導体スイツチング素子であるサ
イリスタを示し、このサイリスタ７の導通時にコ
ンデンサ４の充電電荷が１次コイル５ａに放電さ
れる。はこの考案の特徴となる点火時期制御回
路である。８は角度位置検出装置である信号コイ
ルであり、前記磁石発電機に発電コイル１ととも
に装着され、機関の回転に同期して正負の交流出
力を発生するが、この交流出力はダイオード９に
より矢印ａ方向の出力が整流され、抵抗１０とコ
ンデンサ１１で構成されるバイアス回路を介して
サイリスタ７のゲートに印加される。一方、信号
コイル８の交流出力のうち矢印ｂ方向の出力は、
抵抗１２とコンデンサ１３で構成されるバイアス
回路を介してダイオード１４，１５により整流さ
れ、トランジスタ１６のベースに印加される。こ
こで信号コイルの交流出力のうち、矢印ａ方向の
出力つまり角度信号ａはこの機関の第２クランク
位置、たとえば機関が要求する遅角度点火位置
T₂に対応して発生し、矢印ｂ方向の出力つまり
角度信号ｂは機関の第１クランク位置たとえば機
関が要求する最大進角度点火位置T₁に対応して
発生する。なお、トランジスタ１６のコレクタ
は、図示せぬ電源が抵抗１８を介して接続されて
いる。トランジスタ１６のコレクタは、抵抗２１
を介してトランジスタ１７のベースに接続され、
トランジスタ１７のコレクタは図示せぬ電源が抵
抗２０を介して接続され、トランジスタ１７のコ
レクタは抵抗１９を介してトランジスタ１６のベ
ースに接続されている。トランジスタ１６，１７
のエミツタは両方とも接地されている。２２は抵
抗、２３はコンデンサ、２４は演算増幅器（以下
オペアンプという）であり、抵抗２２とコンデン
サ２３とにより積分器を構成する。２５，２６は
電圧比較器（以下コンパレータという）、２７は
コンデンサ、２８は抵抗であり、コンデンサ２７
と抵抗２８とによりパルス立上り検出回路を構成
する。トランジスタ１６のコレクタは抵抗２２を
介してオペアンプ２４の反転入力端（以下（−）
端という）に接続されている。オペアンプ２４の
出力端はコンパレータ２５の（−）端に接続され
るとともに、コンデンサ２３を介してオペアンプ
２４の（−）端に接続される。またオペアンプ２
４の非反転入力端（以下（＋）端という）は基準
電圧V_Sにバイアスされ、コンパレータ２５の
（＋）端は第２基準電圧V₂にバイアスされる。コ
ンパレタ２５の出力端は抵抗３１を介してトラン
ジスタ１６のベースに接続される。コンパレータ
２６の（−）端はオペアンプ２４の出力端に接続
され、その（＋）端はトランジスタ１６のコレク
タに抵抗２９を介して接続されるとともに抵抗３
０を介して接地され、第３基準電圧V₃を構成し
ている。コンパレータ２６の出力端はコンデンサ
２７を介してサイリスタ７のゲートに接続され、
抵抗２８はサイリスタ７のゲートと接地間に接続
されている。

第２図，第３図は、このように構成された一実
施例の動作を説明する波形図である。第２図に示
すＡは機関のクランク位置であり、T₁は角度信
号ｂが発生する機関の最大進角度位置、T₂は角
度信号ａが発生する機関の遅角度点火位置、Ｍは
要求点位置を示す。なお、Ｂ〜Ｇは第１図に示す
各部の電圧波形、パルス波形である。

第４図および第５図は、それぞれ第１図に示し
た一実施例の点火時期特性図および進角特性図で
ある。機関は第４図に示す如く、機関回転数が
N₂までは遅角度点火位置T₂で点火し、それから
N₁に上昇するまではこの回転数の上昇に伴ない
所定の傾斜をもつて進角し、回転数がN₁に上昇
すれば、その後回転数がそれ以上上昇しても最大
進角度位置T₁にて一定となる点火時期特性を要
求するものとする。

まず、機関が第４図に示す回転数N₁より低い
回転数にて回転している（Ｎ≦N₁）場合の動作
を説明する。この場合、信号コイル８には機関の
１回転に１回最大進角度位置T₁と遅角度点火位
置T₂の２箇処にて、角度幅が挾く、急峻に変化
する角度信号ａ，ｂが発生する。角度信号ａは、
ダイオード９を介して抵抗１０、コンデンサ１１
で構成されるバイアス回路を介してサイリスタ７
のゲートへ印加され、角度信号ｂは抵抗１２、コ
ンデンサ１３で構成されるバイアス回路およびダ
イオード１５を介してトランジスタ１６のベース
に入力されると、トランジスタ１６は遮断状態と
なつてトランジスタ１６のコレクタはハイレベル
となり、トランジスタ１７は抵抗２１を介してベ
ースに電圧が印加され導通状態となるので、トラ
ンジスタ１６のベース電圧は抵抗２０を介してト
ランジスタ１７により側路され、トランジスタ１
６は遮断状態を保つ。トランジスタ１６のコレク
タがハイレベルとなるので、予め図示の極性に充
電されていたコンデンサ２３は次式に示すI₂なる
電流にて放電する。

I₂＝トランジスタ１６が遮断時のコレクタ電圧−基準
電圧V_S／抵抗２２の抵抗値……(1) コンデンサ２３が放電電流I₂にて充電すると、
オペアンプ２４の出力電圧Ｄは第２図Ｄに示すよ
うに一定の傾斜をもつて直線的に下降し、コンパ
レータ２５の（＋）端の基準電圧V₂に達すると、
コンパレータ２５の出力端には正のパルス電圧が
発生し、抵抗３１を介してトランジスタ１６のベ
ースに入力される。すると、トランジスタ１６は
導通状態となり、トランジスタ１６のコレクタは
ローレベルとなり、トランジスタ１７のベース電
圧は抵抗１８を介してトランジスタ１６により側
路され、トランジスタ１７は遮断され、電源より
抵抗２０，１９を介してトランジスタ１６のベー
スに電圧が印加されるので、コンパレータ２５の
正のパルス電圧が終了してもトランジスタ１６の
コレクタはローレベルを保つ。トランジスタ１６
のコレクタがローレベルになると、コンデンサ２
３は次式に示すI₁なる電流にて再び図示の極性に
充電される。

I₁＝基準電圧V_S／抵抗２２の抵抗値 ……(2) (1)，(2)式に示す通り、これら充放電電流I₁，I₂
はトランジスタ１６のコレクタのハイレベル電
圧、抵抗２２の抵抗値および基準電圧V_Sが一定
ならば、機関の回転数が変化しても一定値とな
る。

したがつて、コンデンサ２３の充放電電圧つま
りオペアンプ２４の出力電圧Ｄは第２図Ｄに示す
ように回転数に関係なく、一定の傾斜をもつて直
線的に下降または上昇することになる。このよう
に、オペアンプ２４の出力電圧Ｄは角度信号ｂが
発生する最大進角度位置T₁から放電電流I₂に基づ
き一定の傾斜をもつて下降し、出力電圧Ｄがコン
パレータ２５の（＋）端の基準電圧V₂に達する
と再び充電電流I₁に基づき一定の傾斜をもつて上
昇する三角波出力電圧となる。この出力電圧Ｄは
コンパレータ２６の（−）端に入力され、コンパ
レータ２６の（＋）端の電圧Ｇと比較され、そし
てコンパレータ２６はオペアンプ２４の出力電圧
Ｄがコンパレータ２６の（＋）端の電圧Ｇより低
い期間、ハイレベルの出力電圧を発生する。コン
パレータ２６の（＋）端の電圧Ｇはトランジスタ
１６のコレクタ電圧を抵抗２９，３０で分圧した
電圧V₃であり、オペアンプ２４の出力電圧Ｄは
前記電圧V₃と比較されることになる。コンパレ
ータ２６の出力電圧Ｅはコンデンサ２７と抵抗２
８で構成されるパルス立上り検出回路によつて微
分され、第２図Ｆに示すトリガ電圧イを発生す
る。またサイリスタ７のゲートには第２図Ｆに示
すように遅角度点火位置の点火信号電圧ロが同時
に印加される。ここで、点火信号が先にサイリス
タ７のゲートに印加された方でサイリスタは導通
し、コンデンサ４の充電電荷は放電されてしま
い、すぐ後の点火信号がサイリスタ７のゲートに
印加されてもコンデンサ４には蓄積電荷はなく飛
火は行なわれないので、第２図Ｆにあつては点火
信号電圧ロで点火し、第３図Ｆにあつては点火信
号電圧イで点火することになる。よつて、サイリ
スタ７は要求点火位置にて導通し、コンデンサ４
の充電電荷を点火コイル５の１次コイル５ａに放
電させるので、点火コイル５の２次コイル５ｂに
は高電圧が誘起して点火プラグ６に飛火させるこ
とになる。以上の説明により、機関の回転数が第
４図に示すN₂より低い回転範囲においては、遅
角度点火位置T₂が点火時期となり、N₂より高く
N₁より低い回転範囲においては、オペアンプ２
４の出力電圧Ｄの放電出力がコンパレータ２６の
基準電圧V₃に達する時点が点火時期となり、機
関の点火が行なわれることが理解できよう。

つぎに、機関の回転数がN₂からN₁へと上昇す
るに伴なつて点火時期が所定の傾斜をもつて進角
する動作を第５図を参照して詳述する。ここで、
第５図は、最大進角度位置T₁から次の最大進角
度位置T₁までの期間内におけるオペアンプ２４
の出力電圧Ｄの三角波出力を示している。なお、
オペアンプ２４の出力電圧Ｄの放電出力がコンパ
レータ２６の基準電圧V₃に達する時点が機関の
点火時期となることは上述した。また、出力電圧
Ｄを形成するコンデンサ２３の充電電流I₁および
放電電流I₂は機関回転数に関係なく一定値であ
り、出力電圧Ｄの上昇および下降の傾斜が一定で
あることも上述した通りである。

さて、第５図において、角度位置ｂが発生する
最大進角度位置T₁から出力電圧Ｄの放電電圧が
基準電圧V₃に達するまでのクランク角度αは、
一回転のクランク角度を2π、周期をＴ、放電区
間角度をβおよび機関回転数をＮとすると、次式
の通りとなる。

α＝β−360゜×ｔ／Ｔ＝β−360゜×Ｎ×ｔ／60 ＝β−６・Ｎ・ｔ ……(3) ここで、ｔは放電電圧が基準電圧V₃に達して
から充電に転ずるまでの時間つまり出力電圧Ｄが
コンパレータ２５の（＋）端にバイアスされてい
る基準電圧V₂に達するまでの時間であり、次式
の通りとなる。

ｔ＝（V₃−V₂）×コンデンサ２３の容量値／I₂ ……(4) (4)式を(3)式に代入すると、クランク角度αは次
式の通りとなる。

α＝β−６×Ｎ ×（V₃−V₂）×コンデンサ２３の容量値／I₂ ……(5) そして、(5)式に示す放電区間角度βは、充電電
流I₁と放電電流I₂が回転数に関係なく一定値であ
るから、１回転2πに占める放電区間の割合が一
定つまり定角度となり、これにより放電区間角度
βは回転数Ｎに関係なく一定となる。したがつて
基準電圧V₂，V₃とコンデンサ２３の容量値が回
転数Ｎに対して一定ならば、第５図に示すクラン
ク角度αは回転数Ｎのみの関数として決定され、
回転数の上昇に伴い比例的に減少する。すなわち
機関の回転数の上昇に伴い出力電圧Ｄの放電電圧
が基準電圧V₃に達する位置は角度信号ｂが発生
する最大進角度位置T₁側に進むことになりこの
結果コンパレータ２６の出力電圧Ｅの立上り時期
が進みパルス立上り検出回路の微分電圧の発生時
期つまりトリガ電圧イの発生時期が回転数の上昇
に伴い最大進角度位置T₁側に進むことになり、
これにより第４図に示す如く機関回転数がN₁に
上昇するにつれて所定の傾斜をもつて進角する点
火時期特性が得られるのである。このような進角
特性の傾斜はたとえば基準電圧V_Sを調整してコ
ンデンサ２３の放電電流I₁，I₂を変化させオペア
ンプ２４の出力電圧Ｄが基準電圧V₃に達する位
置を変化させるとか、また基準電圧V₂，V₃を調
整してオペアンプ２４の出力電圧Ｄが該基準電圧
V₃に達する位置を変化させるとか、あるいは角
度信号ｂの発生位置を変化させれば、任意に設定
可能である。つぎに、機関回転数が第４図に示す
N₁以上に上昇した（Ｎ≧N₁）場合の動作を説明
する。回転数の上昇に伴いクランク角度αが比例
的に小さくなる、すなわちトリガ電圧イの発生時
期が最大進角度位置T₁側に進むことは前述の通
りであるが、さらに回転数が上昇すると、クラン
ク角度αは零になる、この時の回転数N₁が実質
的には進角終了回転数N₁となるのであるが、さ
らに回転数が上昇すると、オペアンプ２４の出力
電圧Ｄとコンパレータ２６の（＋）端の電圧Ｇと
の関係が第３図（Ｎ≧N₁の場合）にみる関係と
なる。すなわちコンパレータ２４の出力電圧Ｄ
は、放電区間においては単にコンパレータ２６の
（＋）端の電圧Ｇ（当区間においては基準電圧V₃）
以下となり、その他の区間においては常にコンパ
レータ２６の（＋）端の電圧Ｇ（当区間において
は接地電位）以上となる。それゆえ、コンパレー
タ２６の出力電圧Ｅは第３図（Ｎ≧N₁の場合）
にみるように、オペアンプ２４の出力電圧Ｄの放
電区間のみハイレベルとなる。一方、オペアンプ
２４の出力電圧Ｄは、最大進角度位置T₁に発生
する角度信号を受けて放電に転ずるので、コンパ
レータ２６の出力電圧Ｅの立上り時期は、最大進
角度位置T₁にて一定となり、パルス立上り検出
回路の微分電圧の発生時期つまりトリガ電圧イ
（Ｎ≧N₁の場合）の発生時期が最大進角度位置T₁
にて一定となる。したがつて、点火時期は機関回
転数の上昇とは無関係に一定の最大進角度とな
る。

以上詳述した通り、この一実施例によれば、機
関の回転に同期し最大進角度位置T₁に対応する
角度信号ｂを用いて、回転数がN₁より低い回転
範囲（N₂≦Ｎ≦N₁）では、角度信号ｂが発生す
る最大進角度位置T₁からオペアンプ２４の出力
電圧Ｄの放電電圧が基準電圧V₃に達するまでの
クランク角度αが回転の上昇に伴つて比例的に小
さくなることにより、トリガ信号１の発生位置が
最大進角度位置T₁側に進み、これにより所定の
傾斜をもつて進角させることができ、そして、回
転数がN₁以上の回転範囲（Ｎ≧N₁）では最大進
角度位置T₁にて点火させることができ、したが
つて第４図に示す点火時期特性が得られるもので
ある。なお、最大進角度位置T₁は角度信号ｂの
発生位置を調整することにより、任意に設定する
ことができる。

また、この一実施例では、最大進角度位置T₁
で発生する角度信号ｂを、抵抗１２とコンデンサ
１３で構成するバイアス回路およびダイオード１
５を介してトランジスタ１６のベースに印加する
ことにより、トランジスタ１６のコレクタ出力を
反転しているものであるが、角度信号ｂを位相反
転増幅器を介してトランジスタ１７のベースに印
加し、トランジスタ１７のコレクタ出力を反転さ
せることにより、トランジスタ１６のコレクタ出
力を反転してもよい。

つぎに、このような他の実施例について、第６
図に示した回路図を参照し説明する。なお、同一
機能を有する要素には同一の符号が付してある。
３２はダイオード、また３３，３４，３５は抵抗
であり、トランジスタ３６のベースに電源からバ
イアスを与えるものである。３７はトランジスタ
３６のコレクタからトランジスタ１７のベースに
接続された抵抗、３８は図示せぬ電源からトラン
ジスタ３６のコレクタに電圧を与える抵抗であ
る。

いま、信号コイル８より最大進角度位置T₁で
発生した角度信号ｂは、ダイオード３２を介し抵
抗１２とコンデンサ１３で構成されるバイアス回
路および抵抗３４を介してトランジスタ３６のベ
ースに印加される。トランジスタ３６は図示せぬ
電源より抵抗３５を介して電圧が印加され導通状
態となつていたものが、負極性の角度信号が印加
されることにより遮断状態となり、トランジスタ
３６のコレクタはハイレベルとなる。すると、図
示せぬ電源より抵抗３８，３７を介してトランジ
スタ１７のベースに電圧が印加され、トランジス
タ１７は導通状態となり、トランジスタ１６のベ
ース電源は抵抗２０を介してトランジスタ１７に
より側路されるので、トランジスタ１６のベース
には電圧が印加されなくなり、トランジスタ１６
は遮断状態となる。このようにして、他の実施例
を構成する点火時期制御回路も動作する。

〔考案の効果〕

この考案は、所定クランク位置にて発生する角
度信号を受けて出力が反転する第１のトランジス
タと、このトランジスタの出力を受けて出力が反
転する第２のトランジスタを設け、第２のトラン
ジスタにより第１のトランジスタのハイレベル出
力である第１基準電圧を維持するようにし、この
第１基準電圧を受けて定電流にて一定の傾斜をも
つて積分される第１出力と、この第１出力が第２
基準電圧に達したとき傾斜が反転し積分される第
２出力とで構成される積分出力のうち、第１出力
が第３基準電圧に達したとき、発生するトリガ信
号を点火時期決定用のトリガ信号としているので
機関回転数の上昇に伴つて積分出力が変化するこ
とにより、前記トリガ信号の発生位置を所定クラ
ンク位置側に進ませることができる。さらに、第
３基準電圧は所定クランク位置にて出力が反転す
る第１基準電圧を低抗にて分圧しているので、前
記トリガ信号が所定位置に達した後は、所定クラ
ンク位置にて一定の進角度となる点火特性が得ら
れるなど、優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す回路図、第
２図，第３図は第１図に示した一実施例の動作を
説明する波形図、第４図，第５図は第１図に示し
た一実施例の点火時期特性図および進角特性図、
第６図はこの考案の他の実施例を示す回路図であ
る。 ……点火装置、……点火時期制御回路、８
……信号コイル、１６，１７，３６……トランジ
スタ、１８，１９，２０，２１，２２，２９，３
０……抵抗、２３，２７……コンデンサ、２４…
…オペアンプ、２５，２６……コンパレータ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 機関の回転に同期し、所定クランク位置にて
   発生する角度信号を受けて反転し第１基準電圧
   を出力する第１トランジスタと、第１トランジ
   スタの出力を受けて出力が反転し第１トランジ
   スタの出力である第１基準電圧を維持するよう
   に接続された第２トランジスタと、第１トラン
   ジスタが出力する第１基準電圧を受けて定電流
   にて一定の傾斜を持つて下降する第１出力およ
   びこの第１出力が第２基準電圧に達すると定電
   流にて一定の傾斜をもつて上昇する第２出力を
   発生する積分器と、該第１出力が第２基準電圧
   に達すると第３出力を発生する電圧比較器と、
   この第３出力を受けて出力が反転し第４基準電
   圧になる第１トランジスタと、第１トランジス
   タの出力である第１基準電圧を抵抗で分圧した
   第３基準電圧、該第１出力が第２基準電圧に達
   するまでの過程で該第３基準電圧に達すると点
   火時期決定用のトリガ信号を発生する電圧比較
   器からなることを特徴とする機関の点火装置。 (2) 機関の回転に同期し、所定クランク位置にて
   発生する負極性の角度信号により第１トランジ
   スタを遮断状態にして第１基準電圧を出力する
   ようにした実用新案登録請求の範囲第１項記載
   の機関の点火装置。 (3) 機関の回転に同期し、所定クランク位置にて
   発生する負極性の角度信号により位相反転増幅
   器を介して第２トランジスタを導通させること
   により、第１トランジスタを遮断状態にして第
   １基準電圧を出力するようにした実用新案登録
   請求の範囲第１項記載の機関の点火装置。