JPWO2005075817A1

JPWO2005075817A1 - コンデンサ容量式点火装置

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Publication number: JPWO2005075817A1
Application number: JP2005517744A
Authority: JP
Inventors: 金子　義弘; 義弘金子; 田中　一明; 一明田中; 昭久木村; 智一坂野
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2004-02-05
Filing date: 2005-02-04
Publication date: 2007-10-11
Also published as: WO2005075817A1

Abstract

ＤＣ−ＤＣコンバータのトランス５に点火用コンデンサＣ１への電圧供給用２次巻線５ｂとは別個の第２の２次巻線５ｃを設け、第２の２次巻線をスイッチング回路を介して点火時期制御回路９に接続する。スイッチング回路は、発電機の発電電圧が所定電圧より低い場合又は発電機の回転速度が所定値よりも低い場合には、点火時期制御回路に対して第２の２次巻線により電力を供給し、逆の場合には、点火時期制御回路に対して発電機の出力端子側から電力を供給する。これにより、バッテリ無し等の状態でエンジン回転速度が低く発電機の発電電圧が低い場合であっても点火時期制御回路を動作させることができると共に、エンジン回転速度が高い場合に発電電圧を無駄なく点火用に用いることができる。エンジン回転速度が高い場合の効率的な発電エネルギの消費が可能であることから、大型の回路や素子を用いる必要が無いため装置を小型化し得る。

Description

本発明は、コンデンサ容量式点火装置に関する。

従来、自動車のエンジンの点火制御装置には種々のものが用いられている。そのようなものの１つとして、例えば、電源電圧をＤＣ−ＤＣコンバータにより昇圧してＣＤＩ方式の点火装置に供給するもの（ＤＣＣＤＩ）がある。その電源電圧としては、バッテリが用いられる。そのようなバッテリを電源とするＣＤＩ点火装置であって、点火制御用回路をマイクロコンピュータあるいはＩＣで構成したものでは、バッテリ電圧低下の時でも点火制御用回路が動作可能な電圧を確保できるように、ＤＣ−ＤＣコンバータのトランスに通常の電力供給用巻線（点火コンデンサ充電用）とは別個の巻線を設けて１次巻線側の電圧が低い時でも点火制御用回路へ駆動可能な電力を供給するようにしているものがある（例えば、特許文献１参照。）。これによれば、バッテリ無しの時（バッテリ外れなど）のキッキング始動においても適用可能である。
特開平３−１２４２６２号公報（第７−８頁、第１図）

しかしながら、上記構造のものでは、エンジン回転速度によらず常に点火制御用回路へ電力が供給されるようになっているため、時間当たりの点火エネルギが多く必要となるエンジンの高回転速度時には、点火制御用回路への電力供給が過剰になる反面、点火のための電力供給が足りなくなって、点火コンデンサ電圧が低下してしまうという問題がある。その対策としては、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力を大きくすることが考えられるが、その場合にはトランスやその駆動素子の容量を大きくしなければならず、装置が大型化かつコスト高となるという問題がある。

このような課題を解決して、バッテリ無し時やバッテリ電圧低下時でも点火制御可能であると共に装置を小型化し得るコンデンサ容量式点火装置を実現するために本発明に於いては、エンジンに連動する発電機の出力端子に接続された１次巻線及び制御素子を介して点火用コンデンサに接続された２次巻線を有するトランスと、前記制御素子を制御して、前記点火用コンデンサの電荷を所定のタイミングで点火コイルの１次側に流すように制御する点火時期制御回路とを有するコンデンサ容量式点火装置において、前記トランスが第２の２次巻線を有し、当該点火装置が、更に、前記発電機の発電電圧が所定電圧より低い場合又は前記発電機の回転速度が所定値よりも低い場合には、前記点火時期制御回路に対して前記第２の２次巻線により電力を供給し、前記発電機の発電電圧が所定電圧より高い場合又は前記発電機の回転速度が所定値よりも高い場合には、前記点火時期制御回路に対して前記発電機の出力端子側から電力を供給するスイッチング回路を有するものとした。

これによれば、バッテリ無し等の状態での始動時等の低回転速度の場合に、発電機の発電電圧が低くても第２の２次巻線の出力電圧により点火時期制御回路を動作させることができると共に、走行時にエンジン回転速度が高くなった場合には第２の２次巻線の出力をスイッチ手段により遮断し、第２の２次巻線による電力の無駄な消費を防止し、高回転時に必要な大きな点火エネルギを確保することができる。

特に、スイッチング回路が、エンジンの回転センサからの信号或いは前記第２の２次巻線の出力電圧の高低に応じてオン・オフするトランジスタを含むものであると良い。また、発電機の出力端子から点火時期制御回路の電力供給ラインに接続された第１のダイオードと、第２の２次巻線から、低電圧回路を介して点火時期制御回路の電力供給ラインに接続された第２のダイオードとを有するものであっても良い。

このように本発明によれば、バッテリ無し等の状態でエンジン回転速度が低く発電機の発電電圧が低い場合であっても点火時期制御回路を動作させることができると共に、エンジン回転速度が高い場合に発電電圧を無駄なく点火用に用いることができる。点火時期制御回路の動作電圧確保が問題となるのはエンジンが低回転時すなわち発電電圧が低い時のみであるので、昇圧回路のトランスに点火用コンデンサへの電圧供給用２次巻線とは別個の第２の２次巻線を設けて、その第２の２次巻線の出力電圧を、発電電圧が低い時の点火時期制御回路への動作電圧として供給することができる。発電電圧が高い場合には、第２の２次巻線からの供給電圧経路をスイッチ手段により遮断することにより、昇圧回路のエネルギを全て点火用コンデンサへ供給することで、エンジン回転速度が高い場合の効率的な発電エネルギの消費が可能であることから、大型の回路や素子を用いる必要が無いため装置を小型化し得ると共に、高回転時の点火コンデンサ電圧低下を防ぐことができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明が適用された例えば小型二輪自動車用点火装置の一例を示す要部回路図であり、ＤＣＣＤＩ方式の点火装置の回路構成である。

図１において、エンジンの回転及びキッキングに伴って回転して発電する発電機１が設けられており、その出力端子が整流器付きレギュレータ２を介してバッテリ３と点火制御回路４の電源端子４ａとに接続されている。これにより、発電機１の発電電力によりバッテリ３が充電されると共に点火装置４に電力が供給される。

点火装置４にあっては、その電源端子４ａにサイリスタＳＣＲ１を介して昇圧回路としてのＤＣ−ＤＣコンバータの要部をなすトランス５の１次巻線５ａの一端が接続されている。このトランス５は２つの２次巻線５ｂ・５ｃを有し、その第１の２次巻線５ｂは順方向ダイオードＤ１及び点火用コンデンサＣ１を介して点火装置４の出力端子４ｂに接続されている。これらダイオードＤ１及び点火用コンデンサＣ１のノードはサイリスタＳＣＲ２を介して接地されるようになっている。出力端子４ｂにはイグニッションコイル６が接続されており、サイリスタＳＣＲ２のオフ／オンに応じて点火用コンデンサＣ１が充放電され、放電時にイグニッションコイル６により昇圧された高電圧が点火プラグ７に供給される。

なお、１次巻線５ａの他端はトランジスタＦＥＴを介して選択的に接地されるようになっている。例えば、２次巻線５ｂに発生する電圧が上限値以上になる場合にはトランジスタＦＥＴをオフして、２次巻線５ｂが昇圧し過ぎることを防止することができる。

１次巻線５ａの上流側すなわちサイリスタＳＣＲ１及び１次巻線５ａのノードが、順方向ダイオードＤ３を介して３端子レギュレータ８の入力端子に接続され、３端子レギュレータ８の出力端子がＣＰＵ・ＩＣ等からなる点火時期制御回路９の電源端子に接続されている。この点火時期制御回路９により、図示されないエンジン回転センサ及び点火時期センサの信号（Ｎｅ，α）に基づいて所定のタイミングでサイリスタＳＣＲ２をオン／オフ制御して点火コイルに７に放電させる。

また、第２の２次巻線５ｃは、順方向ダイオードＤ２を介して、トランジスタ回路１１に接続されている。トランジスタ回路１１は、ダイオードＤ３と協働して、第２の２次巻線５ｃ側及び１次巻線５ａ側即ち発電機の出力端子側のいずれかから、点火時期制御回路９の電源端子に選択的に電力を供給するスイッチング回路を構成する。このトランジスタ回路１１は、そのオン状態で第２の２次巻線５ｃからの電圧を、３端子レギュレータ８への入力電圧として供給する。

図１に示されるトランジスタ回路１１にあっては、図に示されるように３つのトランジスタＱ１・Ｑ２・Ｑ３を組み合わせて構成されている。第２の２次巻線５ｃからの電圧を３端子レギュレータ８に通すべく、第２の２次巻線５ｃの出力端とダイオードＤ３及び３端子レギュレータ８のノードとの間にスイッチ素子としての第１のトランジスタＱ１が接続されている。その第１のトランジスタＱ１は第２のトランジスタＱ２によりオン／オフ制御される。なお、図１の回路では第２のトランジスタＱ２をオン／オフ制御する第３のトランジスタＱ３が設けられており、その第３のトランジスタＱ３が、点火時期制御回路９からのＨｉ（高レベル）出力によりオンし、Ｌｏ（低レベル）出力によりオフするようになっている。点火時期制御回路９は、エンジン回転センサからの入力（Ｎｅ）に基づいて所定の回転速度（Ｎｄ）以上の場合にＨｉ信号を出力し、それより低いの場合にはＬｏ信号を出力する。

これにより、エンジン回転速度が所定の回転速度Ｎｄより低い場合には点火時期制御回路９からＬｏ信号が出力されるため、第３のトランジスタＱ３がオフとなって第２のトランジスタＱ２がオンして、第１のトランジスタＱ１がオンする。この場合には、第２の２次巻線５ｃの発生電圧が第１のトランジスタＱ１を通って３端子レギュレータ８に出力される。したがって、エンジン回転速度が低い場合であっても点火時期制御回路９が動作するのに十分な電圧（動作電圧）が得られるように第２の２次巻線５ｃの巻き数を設定すれば、バッテリ外れ時のキッキング始動やバッテリ低下時の始動など、発電機１の発電出力が低い場合においても点火時期制御回路９が動作し得るため、上記のような場合でも点火制御可能であり、始動を確実に行うことができる。

また、エンジン回転速度が所定の回転速度Ｎｄ以上の場合には点火時期制御回路９からＨｉ信号が出力されるため、この場合には第３のトランジスタＱ３がオンして第２のトランジスタＱ２がオフし、第１のトランジスタＱ１がオフ状態になる。これにより、エンジン回転速度が高い場合にそれに伴って第２の２次巻線５ｃから出力される電圧が３端子レギュレータ８には出力されず、電力の無駄な消費が防止される。なお、この時の点火時期制御回路９の動作に必要な電力は発電機１からダイオードＤ３を介して供給される。

これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータの能力を従来のものよりも低く設定でき、したがって点火装置の小型化・低コスト化を促進することができる。さらに、点火制御系で余分に消費していた電力が減るため、回路の発熱を抑制することができるという効果もある。

なお、上記点火時期制御回路９におけるバッテリ無し状態の検出は、上記エンジン回転速度の高低に限られるものではなく、バッテリ無し状態を検出できるものであれば他の信号であって良い。例えば点火時期制御回路９で電源電圧（例えば電源端子４ａの電圧）を検出するようにしている場合にはその電源電圧を判断基準としても良く、また、その電源電圧を別個の電圧検出回路で検出しするようにした場合にはその電圧検出回路で電源電圧の所定電圧に対する高低を判断して第３のトランジスタＱ３をオン／オフ制御しても良い。

本発明によれば、上記図示例に限られるものではなく、第２の例を図２を参照して以下に示す。なお、上記図示例と同様の部分については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。この第２の例にあっては、トランジスタ回路１１を２つのトランジスタＱ１・Ｑ２の組み合わせで構成している。このようにしても、上記と同様に、エンジン回転速度が所定の回転速度Ｎｄより低い場合に点火時期制御回路９からＬｏ信号が出力され、エンジン回転速度が所定の回転速度Ｎｄ以上の場合には点火時期制御回路９からＨｉ信号が出力される。

この第２の例においても、エンジン回転速度が低い場合には第２の２次巻線５ｃで昇圧された電圧がスイッチ回路１１を介して３端子レギュレータ９に供給されるため、発電機１の発電電圧が低くても点火時期制御回路９が何ら問題なく動作し、エンジン回転速度が高い場合には、第２の２次巻線５ｃからの電圧がトランジスタ回路１１にて遮断されるため、電力の無駄な消費が防止される。

また、第３の例を図３を参照して示す。この場合にも上記図示例と同様の部分については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。この第３の例にあっては、上記第２の例の回路において第２のトランジスタＱ２のベースにツェナーダイオードＺＤを接続し、第２の２次巻線５ｃの出力電圧を分圧してツェナーダイオードＺＤを介して第２のトランジスタＱ２のベースに印加するようにしている。エンジン回転速度が所定の回転速度Ｎｄで回転している時の第２の２次巻線５ｃからの出力電圧の分圧値とツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧（所定電圧）とが同一になるように設定する。

これにより、エンジン回転速度が所定の回転速度Ｎｄより低い場合には第２のトランジスタＱ２のベースには電圧が印加されないため第２のトランジスタＱはがオンせず、第１のトランジスタＱ１がオン状態になるため、第２の２次巻線５ｃで昇圧された電圧がスイッチ回路１１を介して３端子レギュレータ９に供給される。エンジン回転速度が所定の回転速度Ｎｄ以上になったら第２のトランジスタＱ２のベースに電圧が印加されるため、第２のトランジスタＱ２がオンして第１のトランジスタＱ１がオフ状態になり、第２の２次巻線５ｃからの電圧がスイッチ回路１１にて遮断されるため、電力の無駄な消費が防止される。この第３の例のように、上記各例におけるエンジン回転速度の高低の判別を第２の２次巻線５ｃの出力電圧で判別するようにしても良い。

また、第４の例を図４を参照して示す。この場合にも上記図示例と同様の部分については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。この第４の例にあっては、ダイオードＤ３と協働してスイッチング回路を構成するダイオード回路１１は、第２の３端子レギュレータ１２及びダイオードＤ４を有する。図に示されるように、第２の２次巻線５ｃの出力端に第２の３端子レギュレータ１２の入力端が接続され、第２の３端子レギュレータ１２の出力端が、順方向ダイオードＤ４を介して、ダイオードＤ３及び３端子レギュレータ８のノードに接続されている。なお、３端子レギュレータ８には点火時期制御回路９の定格入力電圧（例えば５Ｖ）に合わせた出力特性を有するものを用いるが、第２の３端子レギュレータ１２にはバッテリ３の定格出力電圧（例えば１２Ｖ）に合わせた特性を有するものを用いる。

これにより、エンジン回転速度の高低に応じて変化する第２の２次巻線５ｃの出力電圧の大きさにかかわらず、第２の３端子レギュレータ１２の出力が常に一定になるため、エンジン回転速度が所定の回転速度Ｎｄより低い場合には第２の２次巻線５ｃで昇圧された電圧が第２の３端子レギュレータ１２によりバッテリ定格出力と同等の電圧となって３端子レギュレータ９に供給される。通常、発電機１はバッテリ３の満充電電圧以上の電圧を出力し得るものであり、エンジン回転速度が高い場合の発電機１の発電電圧が第２の３端子レギュレータ１２の定電圧出力値以上となるため、その場合には第２の２次巻線５ｃから第２の３端子レギュレータ１２を介して電流が流れず、上記各例と同様の効果を奏し得る。

本発明にかかるコンデンサ容量式点火装置は、発電電圧を効率的に用いる効果を有し、小型自動二輪車の点火装置等として有用である。

本発明が適用された例えば小型二輪自動車用点火装置の一例を示す要部回路図である。第２の例を示す図１に対応する図である。第３の例を示す図１に対応する図である。第４の例を示す図１に対応する図である。

符号の説明

１発電機
３バッテリ
４点火装置
５ＤＣ−ＤＣコンバータ、５ｂ第１の２次巻線、５ｃ第２の２次巻線
９点火時期制御回路
１１トランジスタ（ダイオード）回路

Claims

エンジンに連動する発電機の出力端子に接続された１次巻線及び制御素子を介して点火用コンデンサに接続された２次巻線を有するトランスと、
前記制御素子を制御して、前記点火用コンデンサの電荷を所定のタイミングで点火コイルの１次側に流すように制御する点火時期制御回路とを有するコンデンサ容量式点火装置において、
前記トランスが第２の２次巻線を有し、
当該点火装置が、更に、前記発電機の発電電圧が所定電圧より低い場合又は前記発電機の回転速度が所定値よりも低い場合には、前記点火時期制御回路に対して前記第２の２次巻線により電力を供給し、前記発電機の発電電圧が所定電圧より高い場合又は前記発電機の回転速度が所定値よりも高い場合には、前記点火時期制御回路に対して前記発電機の出力端子側から電力を供給するスイッチング回路を有することを特徴とするコンデンサ容量式点火装置。
前記スイッチング回路が、エンジンの回転センサからの信号に応じてオン・オフするトランジスタを含むことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ容量式点火装置。
前記スイッチング回路が、前記第２の２次巻線の出力電圧の高低に応じてオン・オフするトランジスタを含むことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ容量式点火装置。
前記スイッチング回路が、前記発電機の出力端子から前記点火時期制御回路の電力供給ラインに接続された第１のダイオードと、前記第２の２次巻線から、低電圧回路を介して前記点火時期制御回路の電力供給ラインに接続された第２のダイオードとを有することを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ容量式点火装置。