JPS6325335Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案はデイストリビユータ回転信号であるマ
グネツトピツクアツプ電圧（以後、MPU電圧と
称する）の波形に依存してイグニツシヨンコイル
の１次コイルに対するドウエル角度が定まる自動
車エンジン用イグナイタの改良に関するものであ
る。

［従来の技術］ イグニツシヨンコイルの１次コイル電流制限抵
抗を持つた定電流制御及び前記１次コイルの電気
的なドウエル角度の縮小・増加機能なしに高性能
な点火特性を得るためには、MPU出力波形を整
形するためのスレツシユホールド電圧（以後、特
にことわらない限りON時のスレツシユホールド
電圧とし、Vthonと称する）を、電源電圧（バツ
テリ電圧）VBで変化させ、即ちVB依存性を持
たせてイグニツシヨンコイルの発熱限界の上限付
近に設定することが有効である。

そこで、従来、Vthon特性を、VBの増大に対
応して、電圧が所定値以下の場合には緩傾斜で増
大し、その所定値を越すと急峻に増大する非線形
となるように設定していた。

［考案が解決しようとする問題点］ ところで、エンジンのクランキング時にバツテ
リ電圧がVBが高い状態にあるときにはクランク
軸が比較的速い速度で回転駆動されるのである
が、クランキング時はピストンのポンプ作用によ
りクランク軸の回転速度の変動が大きく、ピスト
ンが上死点に接近する時点でのシグナルロータの
回転速度が大きく低下し、これにより、MPU電
圧の最大値が大幅に低下することがある。そうす
ると、上記したように、バツテリ電圧VBが大き
い場合にはMPU電圧波形を波形整形するための
スレツシユホールドレベル電圧が高い値に設定さ
れてしまうため、MPU電圧の最大値がスレツシ
ユホールドレベル電圧に達しないこととなる場合
が生じ、これにより、イグナイタが作動しない不
具合があつた。

この対策として、VthonレベルのVB依存度を
小さくすることも考えられるが、この場合、エン
ジンの通常運転時にはイグニツシヨンコイルの一
次電流が大きくなり、コイル発熱限界に余裕がな
くなつてコイルが焼損するおそれがあり、その結
果、エンジンルーム内温度が高い一部車両では熱
的制約から高価な定電流制御方式等を採用したイ
グナイタを使用せざるを得ないと言う欠点があつ
た。

［問題点を解決するための手段］ 本考案は上記問題点を解決するための手段とし
て、 エンジンに連動してのシグナルロータの回転に
よるマグネツトピツクアツプの出力波形を所定の
スレツシユホールド電圧により波形整形し、該整
形出力によりイグニツシヨンコイルの一次コイル
電流を通電・遮断制御するイグナイタにおいて、 前記エンジンがクランキング状態であるか否か
を検出し、クランキング状態であるときは検出信
号を出力するクランキング状態検出回路と、 前記スレツシユホールド電圧を常には前記イグ
ニツシヨンコイルが発熱限界に達しないよう電源
電圧の増大に対応して所定の電圧値を境に急峻に
増大する非線形に設定するとともに、前記クラン
キング状態検出回路からの検出信号の入力があつ
たときには前記スレツシユホールド電圧を電源電
圧が前記所定の電圧値を越えても線形性を保つ緩
傾斜な特性に設定し、該スレツシユホールド電圧
により前記マグネツトピツクアツプの出力波形を
波形整形する波形整形回路と、 該波形整形回路からの整形出力によつて前記イ
グニツシヨンコイルの一次コイル電流を通電・遮
断制御するパワートランジスタ駆動回路と、 備えた構成とした。

［作用］ 本考案の自動車エンジン用イグナイタは上記構
成になり、非クランキング時においてはクランキ
ング状態検出回路から検出信号が出力されないこ
とから、波形整形回路のスレツシユホールドレベ
ル電圧が、電源電圧の増大に対応して所定の電圧
値を境に急峻に増大する非線形に設定され、ま
た、クランキング時においては、クランキング状
態検出回路から出力される検出信号により波形整
形回路のスレツシユホールドレベル電圧が、電源
電圧が所定電圧値を越えても線形性を保つ緩傾斜
な特性に設定される。

したがつて、エンジンのクランキング時に電源
電圧が高い状態にある場合にもマグネツトピツク
アツプの出力電圧の最大値がスレツシユホールド
レベル電圧を確実に越え得、エンジン始動を確実
に行なうことができる。

［実施例］ 以下、本考案を一実施例を挙げて図面に沿つて
説明する。

まず、VBが高くクランキング時の比較的エン
ジン回転数が高い状態においてイグナイタが不作
動になる原因のクランキング時角速度（以後、適
宜ωとも称する）変動について説明する。

第１図で示すように、永久磁石１に突設したブ
ラケツト２にピツクアツプコイル３を巻いた
MPU４のブラケツト２先端が図示省略デイスト
リビユータと連動するシグナルロータ５の突起部
６と対向した状態において、シグナルロータ５と
MPU４との間には磁気経路が形成されるととも
に、このときの磁束密度φ、コイル３の巻数を
ｎ、MPU４の開放電圧をｅ、クランク回転角度
をθとすると、 ｅ＝−ｎdφ／dt＝−ｎ・ωdφ／dθ となり、MPU４の開放電圧ｅはωに比例した
電圧になる。

ここで、クランキング時の特にシグナルロータ
５の第１図中Pzで示す突起部６がMPU４と対向
する位置はエンジンピストンの上死点近辺である
ことからシグナルロータ５の角速度は、クランキ
ング時の回転数約80〜250RPMでシグナルロータ
５のみをエンジンスタートと関係なしに回転させ
たモータリング時の特性第２図Ａのω1（実線）に
対して、実際のクランキング時角速度は第２図Ａ
のω2（破線）のように大きく変動し、特にエンジ
ンピストンの上死点近辺で最も低く、従つてクラ
ンキング時の磁束密度変化は、第２図Ａのφ1（実
線）に示すモータリング時の磁束密度変化に対し
て第２図Ａのφ2（破線）のように低い。

その結果、MPU電圧ｅのピーク値も、シグナ
ルロータ５の上死点に対応したPzで示す突起部
６とMPU４が対向する位置をTDCとし、第１図
Ｐ１の突起部６とMPU４が対向する位置を
BTDC180゜とし、第１図Ｐ３の突起部６とMPU
４が対向する位置をATDC180゜とした４気筒エン
ジンの場合、モータリング時の特性第２図Ｂのｅ
１に対して、実際のクランキング時は第２図Ｂの
ｅ２のようにMPU電圧ｅのピーク値が大幅に低
下している。

このことは、イグナイタの最低作動回転数で見
た場合、クランキング時においてVBが高くなれ
ば作動回転数も高くなることを意味するものの、
MPU電圧ｅの発生に必要な実際のエンジンピス
トン上死点近辺の各速度ωでは最低作動回転数に
至らないこともあり、その場合イグナイタは作動
しないことになる。

そこで、VBが高い場合のイグナイタ不作動を
防止するためにはVthonレベルのVB依存度を大
幅に小さくする必要がある。しかし、その場合、
コイル発熱限界に対して全く余裕がなくなつてし
まうことから、本考案はクランキング時と非クラ
ンキング時とでVthonレベルのVB依存度を変化
させることにし、この原理を第３図と第４図で説
明する。

第３図は本考案に係る実施例イグナイタのブロ
ツク図であつて、シグナルロータ５の回転によつ
てMPU４から発生した電圧ｅは波形整形回路７
に入力される。この波形整形回路７は、第４図に
示すように、Vthonの特性をVBが所定値以下で
ある場合にはVBの増大に対して緩傾斜で増大
し、その所定値を越えると急峻に増大する実線で
示すＡの特性、またはVBが所定値を越えても線
形性を保つ破線で示すＢの特性に設定するととも
に、Vthoffの特性を実線で示すＣの特性に設定
するものであつて、これらのVthon、Vthoffによ
りMPU電圧ｅ波形が波形整形されて出力される。
この整形波形はパワートランジスタ駆動回路８に
入力されてその出力によりパワートランジスタ
Q7が駆動される。これにより、イグニツシヨン
コイルの一次コイル９に供給されるバツテリ１０
からの電流が通電・遮断され、遮断時にイグニツ
シヨンコイルの２次コイル１１に高電圧が発生し
て、図示しないデイストリビユータを介して点火
プラグ１２が放電する。そして前記波形整形回路
７からの整形波はクランキング状態検出回路１３
にも入力され、該クランキング状態検出回路１３
からは前記整形波のオン・オフ周波数がクランキ
ング時の低い周波数のときに検出信号が出力され
て、波形整形回路７のスレツシユホールド電圧
VthonをVB依存度の小さい第４図のＢに示す特
性に変化させることによつて、従来第４図のＡ特
性によつてクランキングした時に発生していたイ
グナイタ不作動を防止する。

なお、クランキング時においてVthonが低下す
るとコイル発熱に余裕がなくなるが、クランキン
グ時間は短いためコイル発熱問題は生じない。

次に、本実施例イグナイタの具体的構成を第５
図によつて説明する。

波形整形回路７の信号入力端子にはMPU４の
コイル３が接続され、該コイル３両端間にはノイ
ズ除去用コンデンサC1が接続され、かつ、コイ
ル３両端はそれぞれ抵抗、ダイオードR1，D2と
R2，D3を介してグランドに接続されてイグナイ
タ１４の信号入力端子からイグニツシヨンノイズ
が入力されることによつて回路が破壊されること
を防止する。

このようにノイズ対策が施されたMPU４の一
方の端子は、抵抗R1，R7を介してトランジスタ
Q2のベースに接続され、MPU４の他方の端子
は、抵抗R2を介してツエナダイオードD1、抵抗
R3，R4、及び、抵抗R5をベース・コレクタ間に
接続した温度補償用トランジスタからなるバイア
ス回路に接続され、ツエナダイオードD1のツエ
ナー電圧をVD1、トランジスタQ1のコレクタ・
エミツタ間電圧をVCE1とするとバイアス電圧
VBIは VBI＝R4（VD1−VCE1）／R3＋R4＋VCE1 になり、トランジスタQ2のベースにはシグナ
ルロータ５を回転させたときのMPU４からの電
圧ｅが前記VBIでバイアスされた状態で印加され
る。

このバイアスの必要性については、トランジス
タQ2をオンさせる電圧Vthonレベルを第４図の
Ａ，Ｂ特性に見られるように数10ｍＶから数100
ｍＶまで変化させようとすると、トランジスタ
Q2がオンするためには、VBE2をトランジスタ
Q2のベース・エミツタ間電圧、VCE3を次段トラ
ンジスタQ3のコレクタ・エミツタ間電圧とする
と、MPU電圧ｅが、 ｅ＝R10（VB−VCE3）／R15＋R9＋R10＋VBE2 以上である必要がある。従つて、バイアスなしで
Vthonレベルを数10ｍＶに設定することは不可能
であり、MPU電圧のバイアスが必要となる。

このトランジスタQ2にはVthonを設定するト
ランジスタQ3とQ4の回路が接続され、トランジ
スタQ3にはトランジスタQ2のオンによるトラン
ジスタQ3のオフによつて波形整形回路７の出力
をオンからオフに反転させるトランジスタQ5の
回路が接続されるとともに、トランジスタQ5に
は、抵抗R14〜R17、ダイオードD6、ツエナダイ
オードD7、トランジスタQ6からなるパワートラ
ンジスタ駆動回路８と抵抗R18を介してダーリン
トン形のパワートランジスタQ7が接続され、パ
ワートランジスタQ7のオン・オフによつてイグ
ニツシヨンコイルの１次コイル９の電流が通電・
遮断制御される。

一方、前記波形整形回路７のトランジスタQ5
コレクタは抵抗R19を介してクランキング状態検
出回路１３のトランジスタQ8のベースに接続さ
れ、トランジスタQ8オフ時のコンデンサC4微分
出力によるトランジスタQ9のオンによつてコン
デンサC5の放電回路が形成される。そして、ト
ランジスタQ5のオン・オフ周波数でトランジス
タQ9のオン・オフが繰り返されることによるト
ランジスタQ10のオフ出力によつて、波形整形回
路７のトランジスタQ4がオンして波形整形回路
７のVthonが第４図のＢ特性からＡ特性に変化す
る。

なお、電源端子間にはVBに重畳する急峻なノ
イズによる回路の誤動作を防止するためのノイズ
除去用コンデンサC2が接続され、パワートラン
ジスタQ7には遮断時の１次コイル９に発生する
逆起電圧からパワートランジスタQ7を保護する
ためのツエナダイオードD8とパワートランジス
タQ7の発振防止用コンデンサC3が接続されてい
る。又、電源とトランジスタQ6のベース間に接
続されたツエナダイオードD7はVBが異常上昇し
てツエナー電圧を超えたときにトランジスタQ6
のベースに電流を流してトランジスタQ6を強制
的にオンするとともにトランジスタQ7をオフに
して、トランジスタQ6より前段の電源電圧を一
定にして回路の破壊を防止している。

このように形成されたイグナイタ１４の作用に
ついて説明する。

まずエンジンを始動するため図示していないイ
グニツシヨンスイツチIgSをオンにするとイグナ
イタ１４にVBが印加され、この状態でMPU電
圧は発生していないためトランジスタQ2はオフ、
従つて、トランジスタQ3はオンでトランジスタ
Q5はオフであり、クランキング状態検出回路１
３のトランジスタQ8にはバツテリ１０から抵抗
R15，R14，R19を介してベース電流が流れてオ
ン状態となる。そのためトランジスタQ7はオフ
状態を維持し、コンデンサC5には抵抗R22，R23
を介して充電電流が流れ、コンデンサC5電圧は
ツエナダイオードD9のツエナー電圧まで上昇し、
トランジスタQ10は抵抗R24、ダイオードD10を
介してのベース電流供給によつてオンになる。

従つて、波形整形回路７のトランジスタQ4は
オフとなり、トランジスタQ2のオンレベル即ち、
Vthonは第４図Ｂ特性の Vthon＝R10（VB−VCE3）／R15＋R9＋R10＋VBE2 で与えられる。

次に、イグニツシヨンスイツチIgSをスタート
位置（ST）にしてクランキングを行うと、シグ
ナルロータ５の回転によりMPU４に発生した電
圧ｅはバイアスされた状態で抵抗R1，R7を介し
てトランジスタQ2のベースに印加されるととも
に、VthonはトランジスタQ4がオフのため第４
図Ｂ特性で制御され、Vthoffレベルはトランジ
スタQ4のオン・オフ状態如何にかかわらずトラ
ンジスタQ2がオンでトランジスタQ3がオフのた
め、ＶをトランジスタQ2のコレクタ・エミツタ
間電圧、VCE2をトランジスタQ2のベース・エミ
ツタ間電圧とすると、Vthoffは第４図Ｃ特性の Vthoff＝R10（VB−VCE2）／R15＋R9＋R10＋VBE2 となり、MPU電圧がVthoffレベル以下になつた
ときトランジスタQ2はオフする。

このようにトランジスタQ2が第４図のＢ、Ｃ
特性でオン、オフ制御されると、トランジスタ
Q2のオンでトランジスタQ3はオフで、トランジ
スタQ5はそのベースに抵抗R9、ダイオードD5を
介して電流が流れ、又、R13は作動安定用バイア
ス抵抗で、トランジスタQ2のエミツタ電圧に影
響を与えない程度に小さく無視できるため、トラ
ンジスタQ5もトランジスタQ2と同様にオン・オ
フ制御される。そしてトランジスタQ5がオンす
るとクランキング状態検出回路１３のトランジス
タQ8はオフするとともに抵抗R20、R21、コンデ
ンサC4で定まる微分パルスがトランジスタQ9を
必要な時間だけオンにし、コンデンサC5に蓄え
られた電荷はこの規定時間だけ抵抗R23を介して
放電される。この場合、各回路素子の定数は、ク
ランキング回転数域ではコンデンサC5の端子電
圧がトランジスタQ10をオフさせることがないよ
うに設定され、クランキング中のVthon、Vthoff
は常に第４図のＢ，Ｃ特性で制御される。このよ
うにしてエンジンが始動して非クランキングの運
転状態に移行すると、トランジスタQ2のオン・
オフ周期が短くなるとともに、この周期が短くな
つてもトランジスタQ9のオン時間はほぼ一定で
あることから、コンデンサC5の放電時間比率が
充電時間比率より大きくなつてコンデンサC5の
端子電圧が低下し、トランジスタQ10はオフにな
る。

その結果、波形整形回路７のトランジスタQ4
ベースに抵抗R25，R11を介して電流が流れてト
ランジスタQ4がオン、即ち、クランキング中は
トランジスタQ4がオフで、エンジンがかかつて
運転状態に移行すると、トランジスタQ4がオン
になるとともに、この状態でVBがツエナダイオ
ードD4のツエナー電圧以下の場合は、前記クラ
ンキング中同様Vthon、Vthoffは第４図のＢ，Ｃ
特性で制御されるが、トランジスタQ4がオンで
VBがツエナダイオードD4のツエナー電圧を超え
るとVthonレベルは、VCE4をトランジスタQ4の
コレクタ・エミツタ間電圧、VD4をツエナダイ
オードD4のツエナー電圧とすると、 Vthon＝［R10｛R12（VB−VCE3） ＋R9（VB−VCE3−VCE4−VD4）｝ ／R9・R12＋R12（R15＋R10） ＋R9（R15＋R10）］＋VBE2 となり、Vthon、Vthoffは第４図のＡ，Ｃ特性で
制御され、第４図Ａ特性の折曲点はツエナダイオ
ードD4のツエナー電圧VD4になる。

このようにして波形整形回路７で波形整形され
たトランジスタQ5の出力はパワートランジスタ
駆動回路８に入力され、トランジスタQ5がオン
すると該駆動回路８のトランジスタQ6はオフと
なり、パワートランジスタQ7は抵抗R17，R18を
介してのベース電流供給によつてオンするととも
にイグニツシヨンコイルの１次コイル９にはバツ
テリ１０からの電流が供給され、一方、トランジ
スタQ5がオフするとトランジスタQ6のベースに
バツテリ１０から抵抗R15，R14，R16を介して、
及び抵抗R15，R14、ダイオードD6を介しての電
流が供給されてトランジスタQ6がオフするとと
もに、パワートランジスタQ7のベース電位が下
がつてパワートランジスタQ7がオフし、１次コ
イル９の電流が遮断されるとともに２次コイル１
１に高電圧が発生して点火プラグ１２が放電す
る。

以上詳述したように、本実施例においては、非
クランキング時のエンジン運転状態においては
VthonレベルにVB依存性を持たせ、これによつ
て１次コイル電流制限用の外付抵抗を用いずしか
も１次コイル遮断電流制御のための定電流制御回
路、及び、低・高速で安定した点火特性を得るた
めの電気的な閉角度（ドウエル角度）縮小・増加
回路を持つことなしにコイル発熱限界に余裕を持
つた状態で、回路特性最大限の高性能点火特性を
得るとともにクランキング時においてもイグナイ
タ不作動を確実に防止して、安定して高性能しか
も回路構成が簡単で生産コストの安いイグナイタ
を得ることができる。

［考案の効果］ 本考案の自動車エンジン用イグナイタは上記説
明により明らかにしたように、エンジンがクラン
キング状態であるときにはクランキング状態検出
回路が検出信号を出力し、その出力により波形整
形回路のスレツシユホールドレベル電圧を電源電
圧の大きさにほとんど依存しない緩傾斜な特性に
設定するようにしたため、従来、クランキング時
に電源電圧が高い場合に生ずることがあつたイグ
ナイタの不作動を回避することができ、エンジン
始動を確実に行ない得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例のシグナルロータ５
とMPU４の関係を示す説明図、第２図Ａ，Ｂは
そのMPU電圧発生にともなう角速度ωと磁束変
化φとMPU電圧ｅの波形図、第３図はその制御
の原理を示すブロツク図、第４図はその動作特性
図、第５図は実施例の具体的構成を示す電気回路
図である。 ４……MPU、５……シグナルロータ、７……
波形整形回路、８……パワートランジスタ駆動回
路、９……１次コイル、１０……バツテリ、１１
……２次コイル、１３……クランキング状態検出
回路、１４……イグナイタ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 エンジンに連動してのシグナルロータの回転に
   よるマグネツトピツクアツプの出力波形を所定の
   スレツシユホールド電圧により波形整形し、該整
   形出力によりイグニツシヨンコイルの一次コイル
   電流を通電・遮断制御するイグナイタにおいて、 前記エンジンがクランキング状態であるか否か
   を検出し、クランキング状態であるときは検出信
   号を出力するクランキング状態検出回路と、 前記スレツシユホールド電圧を常には前記イグ
   ニツシヨンコイルが発熱限界に達しないよう電源
   電圧の増大に対応して所定の電圧値を境に急峻に
   増大する非線形に設定するとともに、前記クラン
   キング状態検出回路からの検出信号の入力があつ
   たときには前記スレツシユホールド電圧を電源電
   圧が前記所定の電圧値を越えても線形性を保つ緩
   傾斜な特性に設定し、該スレツシユホールド電圧
   により前記マグネツトピツクアツプの出力波形を
   波形整形する波形整形回路と、 該波形整形回路からの整形出力によつて前記イ
   グニツシヨンコイルの一次コイル電流を通電・遮
   断制御するパワートランジスタ駆動回路と、 を備えたことを特徴とする自動車エンジン用イグ
   ナイタ。