JPS6361776A - 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〕 本発明は主に自動車に用いられ、点火コイルの通電時間
を最適値に制御する内燃機関用点火装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のこの種のものとしては、点火１周期の間を角度の
一定な第１区間と第２区間とに分けた角度信号を発生す
る信号発生器の第１区間で一方の方向に積分回路が積分
され、第２区間で他方の方向に積分し、この積分回路の
積分値が第２区間において所定値に達した時点で通電開
始信号発生回路の通電を開始し、角度信号が第２区間か
ら第１区間に移行する時に１次電流を遮断して点火コイ
ルの２次側に点火用の高電圧を発生させるものが考えら
れている（例えば、特開昭５０−８３６４３号公報）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、上述した従来のものでは、内燃機関の急加速
時において、第２区間から第１区間への移行が早まると
、点火コイルの１次電流が流れないうちにパワートラン
ジスタをオフさせるための信号が印加されることになる
ので、点火コイルに点火用の高電圧が発生しなくなると
いう問題があった。

そこで本発明は、急加速時における１次電流通電時間の
確保と高速時における火花アーク時間の確保との双方が
良好に満足できるようにしたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

そのため本発明は、点火１周期の間を角度が実質的に一
定な第１区間と第２区間とに分かれた角度信号を発生す
る信号発生器と、一つ前の点火周期の第２区間で一方の
方向に積分され、該当点火周期の第１区間で他方の方向
に積分される積分回路と、この積分回路の積分値が第１
区間において設定値に達した時点に同期して通電開始信
号を発生する通電開始信号発生回路と、この通電開始信
号発生回路に通電開始信号が発生する時と前記信号発生
器の角度信号が第１区間から第２区間へ移行する時との
うちの速い方でオンし、第２区間から第１区間へ移行す
る時にオフするパワートランジスタと、このパワートラ
ンジスタがオンすることにより１次電流の通電が開始さ
れ、オフすることにより１次電流の通電が遮断されて２
次側に点火用の高電圧を発生する点火コイルと、機関回
転数を検出して前記積分回路の第１区間における他方の
方向への積分割合を変更すると共に、前記通電開始信号
発生回路の設定値を変更する変更手段とを備えた内燃機
関用点火装置を提供するものであり、さらには点火コイ
ルへの通電開始決定に同期して前記積分回路の積分値を
初期値にリセットするための短い時間幅のりセントパル
スを発生するリセット回路を備えた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、点火１周期の間を角度が実質的に一定な第
１区間と第２区間とに分けた角度信号を発生する信号発
生器の一つ前の点火周期の第２区間で一方の方向に積分
回路が積分され、該当点火周期の第１区間で他方の方向
に積分され、この積分回路の積分値が第１区間において
設定値に達した時点で通電開始信号発生回路に通電開始
信号を発生させ、この通電開始信号発生回路に通電開始
信号が発生する時と前記信号発生器の角度信号が第１区
間から第２区間へ移行する時とのうちの速い方でパワー
トランジスタのオン開始を決定し、第２区間から第１区
間へ移行する時にパワートランジスタをオフし、このパ
ワートランジスタがオンすることにより点火コイルの１
次電流の通電が開始され、オフすることにより１次電流
の通電が遮断されて２次側に点火用の高電圧を発生する
と共に、機関回転数を検出して変更手段により積分回路
の第１区間における他方の方向への積分割合を変更する
と共に通電開始信号発生回路の設定値を変更する。

さらに、点火コイルへの通電開始決定に同期してリセッ
ト回路により積分回路の積分値を初期値にリセットする
ための短い時間幅のりセントパルスを発生する。

〔実施例〕

以下本発明を図に示す実施例について説明する。

本発明の一実施例を第１図に示す回路図と第２図に示す
動作波形図について説明する。まず第１図において、１
０は信号発生器であり、例えばホール効果等を利用し、
内燃機関の回転角に対して実質的に角度一定の第１区間
と第２区間とに分れた点火用角度信号を発生するもので
ある。３０はパワートランジスタであり、２０はこのパ
ワートランジスタ３０の耐圧保護用ツェナーダイオード
である。

４０は点火コイル、５０はバッテリ一端子で、図示せぬ
キースイッチを介してバッテリーの正極端子に接続され
るものである。次に制御回路について説明する。１００
は信号発生器１０の角度信号を波形整形する入力波形整
形回路であり、抵抗１０１〜１０５とトランジスタ１０
６．１０７とから成っている。２００は充放電制御回路
であり、抵抗２０１〜２１０とトランジスタ２１１〜２
１６とから成っている。

３００は加減算積分回路であり、抵抗３０１〜３１５、
ダイオード３１６．３１７、コンデンサ３１８、トラン
ジスタ３１９〜３３０、比較回路素子３３１．３３２と
から成っている。

４００は単安定、連続通電阻止回路であり、抵抗４０１
〜４１２．４３０、ダイオード４１３、コンデンサ４１
４、トランジスタ４１５〜４２１、及び比較回路素子４
２２．４２３とからなる。

５００は定電圧、出力増幅回路であり、抵抗５０１〜５
０５、ツェナーダイオード５０６、トランジスタ５０７
〜５０９とから成っている。

次に、上記構成においてその作動について説明する。第
２図において左欄は機関回転速度が比較的低速である場
合を示し、中欄は比較的高速である場合を示し、右欄は
キースイッチが投入された状態で機関が停止した場合を
示す。また、第２図において（ａｌ〜（１１に示す各波
形は、第１図において同一符号を付した部分の各部波形
を示すものとする。まず、第２図の左欄について説明す
る。

まず時間ｔ。〜ｔ３の間の点火周期の第２区間である信
号発生器１０の角度信号が高レベルの間でコンデンサ３
１８にはある電圧が充電されていく。ここで１．時点で
充電電圧が抵抗３０７と抵抗３０８．３０９の並列抵抗
とにより決まる第１の比較電圧の低レベル電圧：ｖ？ｌ
Ｌに到達した時点で比較回路素子３３１は第２図（ｅ）
に示すように高レベルから低レベル出力に変化する。さ
らにコンデンサ３１８への充電電圧が上昇してｔ２時点
で抵抗３１０と３１１とにより決まる第２の比較電圧の
高レベル電圧：ｖＴ□□に到達した時点で比較回路素子
３３２が低レベル出力となり、トランジスタ３３０がオ
フすることによりトランジスタ３２９がオンする。これ
により抵抗３１１と抵抗３１２とが並列接続となり、比
較回路素子３３２自身の第２の比較電圧を高レベルから
低レベル電圧：■Ｔ□Ｌに切替えると共に、抵抗３０５
を介してトランジスタ３２７をオンせしめることにより
、カレントミラー回路を構成するトランジスタ３２５．
３２６と抵抗３０６とにより決まる電流がダイオード３
１７を介してトランジスタ３２３へ流れていたものが阻
止される。このため、コンデンサ３１８の第１区間にお
ける放電電流が減少して放電傾斜を切替える。またそれ
と同時に比較回路素子３３２の低レベル出力により、ト
ランジスタ３２８をオンからオフに切替えることにより
、比較回路素子３３１の第１の比較電圧を低レベルから
高レベル電圧■アＩＮへ切替えるように動作する。

ここでｔ３時点にて信号発生器１０の角度信号が高レベ
ルから低レベルになると、トランジスタ１０６がオフし
、トランジスタ２１５がオンしてそれまで流れていたト
ランジスタ３１９と３２０によるカレントミラー回路と
抵抗３０２とにより決まる電流により、ダイオード３１
６、抵抗３０１を介して行われたコンデンサ３１８への
充電が停止する。それと同時に、トランジスタ１０７の
オンにより、トランジスタ３２４がオフし、トランジス
タ３２２と３２３のカレントミラー回路により、トラン
ジスタ３２２．３２３の電源（後述するＶＣＣを言う）
より抵抗３０６を介して流れる電流に等しい電流により
、コンデンサ３１８の充電電圧のトランジスタ３２２を
介しての放電（減算積分）が開始される。その結果、コ
ンデンサ３１８の端子電圧（第２図（ｂ）波形）は、該
当点火周期の第１区間である信号発生器１０の角度信号
が低レベルの間、直線的に減少する。

そしてｔ４時点、つまり抵抗３０７と３０８との比で決
まる第１の比較電圧の高レベル電圧：ＶＴＩＭまでコン
デンサ３１８の電圧が低下した時点で、比較回路素子３
３１の出力（第２図ｆｃｌ波形）が高レベルとなり、ト
ランジスタ２１２がオンし、トランジスタ２１３がオフ
する。この時、比較回路素子４２２の出力（第２図（ｆ
））はまだ低レベルであるため、トランジスタ２１４は
オフしているためその共通コレクタ波形（第２図（ｈｌ
波形）は高レベルとなり、トランジスタ３２１がオンし
てコンデンサ３１８の充電電荷を急速に初期値（ＯＶ）
に放電する。また、トランジスタ２１２のオンにより、
トランジスタ４１５がオフし、ＶＣＣより抵抗４０２．
４０３を介してコンデンサ４１４に充電が開始されると
同時にトランジスタ２１３のオフにより、トランジスタ
４１６がオンし、トランジスタ４１７がオフして抵抗４
０６、ダイオード４１３を介してもコンデンサ４１４へ
充電が行われる。従ってコンデンサ４１４の端子電圧（
第２図（ｅ）波形）は急速に上昇する。また、トランジ
スタ２１２のオンによりトランジスタ４２１がオフする
。そして、前記のトランジスタ３２１のオンによるコン
デンサ３１８の放電により、その端子電圧が比較回路素
子３３２の第２の比較電圧の低レベル電圧：　ＶＴ２Ｌ
まで低下した時点で比較回路素子３３２は高レベルを出
力し、トランジスタ３３０をオンしてトランジスタ３２
９をオフして第２の設定トリガ電圧を高レベル電圧：Ｖ
１□□に変更すると共に、トランジスタ３２７もオフす
る。

またそれと同時にトランジスタ３２８をオンして第１の
設定トリガ電圧を、抵抗３０８に対し抵抗３０９を並列
接続することにより、抵抗３０７との比で決まる低レベ
ル電圧■７゜１．に切替動作を行う。

そしてｔ５時点で、コンデンサ４１４の端子電圧が抵抗
４０７．４０８と抵抗４０９との比で決まる第３の比較
電圧：ＶＴ３に達した時点で比較回路素子４２２の出力
（第２図（ｆ）波形）は高レベルとなり、トランジスタ
２１４がオンして第２図（ｈ）波形のリセットパルスは
消滅する。そして、トランジスタ４１８のオンによりト
ランジスタ４２０がオフする。ここでトランジスタ４１
９と４２１とはいずれもオフしているため、トランジス
タ５０８がオンし、トランジスタ５０９がオフしてドラ
イブ用の抵抗５０４より、抵抗５０５を介してパワート
ランジスタ３０にヘース電流が流れ、オンを開始する。

またトランジスタ２１４のオンに伴いトランジスタ４１
６がオフし、トランジスタ４１７がオンすることにより
コンデンサ４１４への急速な充電が停止され、その結果
、コンデンサ４１４の充電波形（第２図ｆｅｌ波形）は
傾斜がゆるやかとなる。この時、トランジスタ２１６は
オフしているが、トランジスタ２１５がオンしているた
め、コンデンサ３１８の充電は開始されない。

そして、ｔ６時点で信号発生器１０の角度信号（第２図
ｆａ）波形）が高レベルになった時点でトランジスタ１
０６がオンし、トランジスタ２１５がオフするため、抵
抗３０１を介してのコンデンサ３１８への充電が開始さ
れる。

そして、再びｔ７時点で信号発生器１０の出力が低レベ
ルになった時点でトランジスタ２１１がオフとなり、ト
ランジスタ４２１がオンしてパワートランジスタ３０が
オフし、点火コイル４０の１次コイルへの通電が遮断さ
れ、その２次側に点火用高電圧が誘起される。

次に第２図の中欄について説明する。機関回転数が上昇
すると、ｔ８時点でコンデンサ３１８への充電開始を行
っても、比較回転素子３３２の第２の比較電圧の高レベ
ル電圧：　ＶＴ２１１にはコンデンサ３１８の充電電圧
が到達しないため、比較回路素子３３１は高レベル出力
のままである。このため、トランジスタ３２７がオンし
て第１の比較電圧は低レベル電圧：ＶＴｌｌ−のままで
あり、トランジスタ３２９がオンしてトランジスタ３２
７はオフしているため、カレントミラー回路を構成する
トランジスタ３２３へは、抵抗３０６に流れる電流に等
しい電流と抵抗３０４を介して流れる電流とが加算され
、コンデンサ３１８の充電電荷は低速時に比べ若干条目
の電流で放電を開始する。

次に第２図の右欄について簡単に説明する。キースイッ
チの投入時において、機関が停止して信号発生器１０の
角度信号が高レベルになりっばなしとなり、トランジス
タ２１１がオンしっばなしとなった場合、又は信号発生
器１０の角度信号が低レベルとなり、コンデンサ３１８
の電荷が放電されてＯとなり、比較回路素子３３１が高
レベルになりっばなしとなり、トランジスタ２１２がオ
ンしっばなしとなった場合は、トランジスタ４２１がオ
フしっばなしとなる。

これによって、コンデンサ４１３の端子電圧は上昇を続
け、第３の比較電圧ＶＴ、よりは十分大きな値に設定し
た抵抗４０７と抵抗４０８．４０９の比で決まる第４の
比較電圧：ＶＴ、にコンデンサ４１４の電圧が到達した
時点で、比較回路素子４２３の出力（第２図（ｇ）波形
）は高レベルとなり、トランジスタ４１９がオンし、パ
ワートランジスタ３０の導通の連続が阻止される。

次に、機関回転数二Ｎの変化に対する通電角度：θの特
性について定量的に説明する。まず閉角度制御の原理に
ついて第３図を基に説明する。まず（ａ）は信号発生器
１０の角度信号波形であり、（ｂｌは加減算積分回路３
００のコンデンサ３１８の端子電圧波形である。ここで
、ある回転速度における点火周期をＴとした時の信号発
生器１０の出力の高レベル部と低レベル部との割合を、
図のように高レベル部をＫとする。そして、この高レベ
ル区間つまりに−Ｔ時間にコンデンサ３１Ｂを加算積分
（充電）し、残りの（Ｔ−に−Ｔ）区間で時間の単純減
算積分（放電）を行い、その減算積分値が所定値：　Ｖ
Ｔ、に至った時点で点火コイル４０への通電が開始し、
信号発生器１０の角度信号の高レベルから低レベルへの
立下り時点で通電を停止し、図中Ｔ。、にて示される区
間を点火コイル４０への通電時間とすると、通電角度は
以下の様になる。

加算積分時の割合に対して、減算積分時の割合をＫに等
しくとると、定常状態における加算積分量：■ｏは次の
点火周期：Ｔ区間においてちょうど０になる様に減算積
分され、所定値：ＶＴ、にて開始される通電時間：Ｔｏ
、ｌは回転変化に伴う■。

の大小にかかわりなく一定な値が得られる。要は加算積
分に対する減算積分の割合をどの程度に設定するかによ
って通電時間特性は変わる。

例えば第４図に示すように減算積分割合を若干太き目に
設定した場合を考えると、機関回転速度に対して変化し
ない時間一定なＴ１部分と、機関回転速度に対して時間
が反比例して、角度一定なＴ２部分とに分けられ、Ｔ２
部分は機関回転数の低下と共に増加するため、内燃機関
の加速時において通電時間の不足を招き易い低速回転域
における通電時間を、理想的な閉角度特性に対して多口
にとることができる。

次に機関回転数二Ｎがさらに上昇した場合の通電角度：
θの特性について第５図を参照して定量的に説明する。

信号発生器１０の高レベル部期間中にコンデンサ３１８
を充電する電圧：Ｖ、が第２の設定トリガ電圧の高レベ
ル電圧：ＶＴ２Ｈに到達しなくなると、第１の設定トリ
ガ電圧：Ｖ７．は低レベル電圧：ＶＴＩＬとなる。従っ
て、それまで第１図区間で減算積分割合二ＫＩにて第１
の設定トリガ電圧の高レベル電圧：ＶＴＩｌｌでトリガ
して通電時間：　ＴＯＮを得ていた場合の時間一定のＴ
、　　“区間と角度一定なＴ２　°区間との割合に対し
、第１区間での減算割合：に２にて第１の設定トリガ電
圧の低レベル電圧：　ＶＴＩ＋−でトリガして同じ通電
時間：ＴＯＮを得ているが、その割合は時間一定のＴ０
区間と角度一定なＴ２区間に変わることとなり、通電時
間：　ＴＯＮは時間一定から角度一定が大勢を決める様
に切替ることとなる。従って、閉角度制御特性は機関回
転数二Ｎによって第６図に示すように、Ｎ２以下の低速
においては信号発生器１０の高レベル割合二Ｋに依存す
る角度で推移し、Ｎ２以上の高回転数領域では角度一定
が大勢を決める様に切替る。これにより、高速時におけ
る火花アーク間として、はぼ一定の角度の間が確保され
る。

また、内燃機関の急加速時において、コンデンサの放電
電圧が第１の比較電圧に達する前に信号発生器１０の出
力が低レベルから高レベルに変化すると、トランジスタ
２１１ががオンしてトランジスタ４２１、トランジスタ
５０８およびトランジスタ５０９を介してパワートラン
ジスタ３０をオンし、点火コイル４０の１次電流の通電
を開始させる。これにより、急加速時においても信号発
生器１０の出力が高レベルの間の１次電流通電時間は最
低確保される。

また、１次電流の通電開始前にトランジスタ３２１のベ
ースに第２図（ｈｌに示すように、短時間幅のリセット
パルスが発生してトランジスタ３２１が瞬時オンするこ
とにより、コンデンサ３２１の充電電圧が瞬時に初期値
（０■）に放電される。

ここで、このリセットパルスのパルス幅は極めて短いた
め、第２区間におけるコンデンサ３１８の充電にはほと
んど影響を与えない。

第７図は第１図図示装置に適用する加減算積分回路３０
０の他の実施例を示すもので、第１図図示装置の加減算
積分回路３００に対し、抵抗３３３を追加し、直線的な
加算積分と指数関数的な加算積分とを併用してコンデン
サ３１８の加算積分を行うようにしたものであり、構成
は若干界なるが同等の効果が期待できる。

なお、上述した実施例においては、比較回路素子３３１
の出力信号の発生に伴って開始される第２の積分回路の
積分値が、値の小さなリセットパルスが消滅する時点で
点火コイル４０への通電を開始する通電開始信号を発生
ずるようにしたが、これにかぎることなく、第１積分回
路の積分値が、所定値に達した時点で比較回路素子３３
１に通電開始信号を発生し、この通電開始信号と、信号
発生器ＩＯの角度信号が第１区間から第２区間へ移行す
る時との早い方で通電を開始するようにしても同等の効
果が期待できることは言うまでもない。

要は第１の積分回路の積分値が所定値に達した時点で点
火コイルの通電の開始を直接的或いは間接的に決定する
構成であれば同等の効果が期待できることは容易に類推
できる。

また、以上の実施例において、積分回路をコンデンサを
含むアナログ回路により構成したが、カウンタを含むデ
ジタル回路により積分回路を構成するよしにてもよく、
さらに、積分回路の積分方向を第２図と正負逆方向にし
てもよい。

また、信号発生器１０としては、機械式進角機構により
点火時期を制御するもののほか、マイクロコンピュータ
などを用いて電子式に点火時期を制御するものを用いて
もよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、内燃機関の急加速時
において、通電開始信号発生回路に通電開始信号が発生
する前に信号発生器の角度・信号が第１区間から第２区
間に移行すると、パワートランジスタがオンし、点火コ
イルの１次電流の通電を開始させる。これにより、急加
速時においても信号発生器の角度信号が第２区間の間の
１次電流通電時間は最低確保することができる。

また、機関回転数を検出して高速時には通電時間一定制
御側から通電角度一定制御側に切替えているため、高速
時にも火花アーク時間を確保するための最適な通電角度
を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一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〜第５図は本発明装置の作動原理説明に供する各部
波形図、第６図は第１図図示装置における回転数−通電
角度特性図、第７図は第１図図示装置に用いる加減算積
分回路の他の実施例を示す電気回路図である。 １０・・・信号発生器、３０・・・パワートランジスタ
。 ４０・・・点火コイル、３１８・・・積分回路の一部を
構成するコンデンサ、３００・・・加減算積分回路、３
３１・・・通電開始信号発生回路の一部を構成する比較
回路素子、４００・・・リセット回路の一部を含む単安
定、連続通電阻止回路、３０５．３０６．３０９〜３１
５．３２８〜３３０．３３２・・・変更手段を構成する
抵抗、トランジスタ、比較回路素子。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）点火１周期の間を角度が実質的に一定な第１区間
   と第２区間とに分かれた角度信号を発生する信号発生器
   と、一つ前の点火周期の第２区間で一方の方向に積分さ
   れ、該当点火周期の第１区間で他方の方向に積分される
   積分回路と、この積分回路の積分値が第１区間において
   設定値に達した時点に同期して通電開始信号を発生する
   通電開始信号発生回路と、この通電開始信号発生回路に
   通電開始信号が発生する時と前記信号発生器の角度信号
   が第１区間から第２区間へ移行する時とのうちの速い方
   でオンし、第２区間から第１区間へ移行する時にオフす
   るパワートランジスタと、このパワートランジスタがオ
   ンすることにより１次電流の通電が開始され、オフする
   ことにより１次電流の通電が遮断されて２次側に点火用
   の高電圧を発生する点火コイルと、機関回転数を検出し
   て前記積分回路の第１区間における他方の方向への積分
   割合を変更すると共に前記通電開始信号発生回路の設定
   値を変更する変更手段とを備えることを特徴とする内燃
   機関用点火装置。
2. （２）点火１周期の間を角度が実質的に一定な第１区間
   と第２区間とに分かれた角度信号を発生する信号発生器
   と、一つ前の点火周期の第２区間で一方の方向に積分さ
   れ、該当点火周期の第１区間で他方の方向に積分される
   積分回路と、この積分回路の積分値が第１区間において
   設定値に達した時点に同期して通電開始信号を発生する
   通電開始信号発生回路と、この通電開始信号発生回路に
   通電開始信号が発生する時と前記信号発生器の角度信号
   が第１区間から第２区間へ移行する時とのうちの速い方
   でオンし、第２区間から第１区間へ移行する時にオフす
   るパワートランジスタと、このパワートランジスタがオ
   ンすることにより１次電流の通電が開始され、オフする
   ことにより１次電流の通電が遮断されて２次側に点火用
   の高電圧を発生する点火コイルと、この点火コイルへの
   １次電流の通電の開始に同期して前記積分回路の積分値
   を初期値にリセットするための短い時間幅のリセットパ
   ルスを発生するリセット回路と、機関回転数を検出して
   前記積分回路の第１区間における他方の方向への積分割
   合を変更すると共に前記通電開始信号発生回路の設定値
   を変更する変更手段とを備えることを特徴とする内燃機
   関用点火装置。