JP3141508B2 - エンジンの点火装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両等に用いられ、Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータを利用したエンジンの点火装置に関
し、特にエンジンで駆動される発電機を電源として使用
するエンジンの点火装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両における点火装置には、コンデンサ
の充放電を利用し、該コンデンサの放電時にイグニッシ
ョンコイルに流れる大電流によって点火プラグの点火電
圧を得るようにしたコンデンサ放電式の点火装置（ＣＤ
Ｉ）がある。この種の点火装置は、直流電源の電圧値と
して例えば２００Ｖ〜４００Ｖの高電圧を用い、コンデ
ンサの容量を例えば１〜２μＦ程度にして、通常のイグ
ニッションコイルを使用できるようにする方式が採られ
ており、直流高電圧を得るためにトランジスタ式のＤＣ
−ＤＣコンバータを使用するものが、例えば特開昭６１
−１３２０８４号公報等により知られている。また、こ
の種の点火装置に適用可能なＤＣ−ＤＣコンバータの一
例が実公平１−１９５９１号公報等に開示されている。

【０００３】このような点火装置の電源としてエンジン
で駆動される発電機を使用する場合、発電機の発電出力
コイルから取り出される出力電圧はエンジンの回転数に
応じて変動し、回転数が低い場合と高い場合とでは発電
機の出力電圧が大きく異なる。この出力電圧の変動は前
記ＤＣ−ＤＣコンバータを構成するブロッキング発振用
のトランジスタのバイアス電圧の変動量となる。すなわ
ち、このトランジスタの通電電流は、コンバータのトラ
ンスの１次巻線のインダクタンスと、電源電圧の変化率
ｄｉ／ｄｔと、ＣＲ時定数による通電時間とで決まるた
め、発電機の出力電圧の変動が大きくなると、それに応
じて該トランジスタの通電電流も大きく変化する。この
ため、エンジンの回転数の低い場合の低出力電圧時に
は、前記トランジスタの通電電流も小さくなってコンバ
ータを動作させにくいという問題が生ずる。この点を考
慮して従来では、例えば前記発電出力コイル部分を大型
化して発電容量を大きくしておくことによりエンジンの
回転数が低い場合でも十分な動作電圧を確保させようと
している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな手法ではエンジンの通常回転時に発電出力コイルか
ら取り出される出力電圧が大きすぎるので、発電出力コ
イルを半波短絡して点火装置内で該発電出力コイルに接
続される整流用のダイオード等を保護する必要があっ
た。そのため、エンジンの通常回転時には発電出力コイ
ルの発熱量が増加するだけでなく、発電出力コイルの磁
路を大きくすることにより発電出力コイル部分のスペー
スが大きくなるという問題もあった。

【０００５】本発明は上記従来の問題点に鑑み、エンジ
ン回転数の低い始動時でも、またエンジン回転数の高い
通常時でも支障なく点火動作が行え、しかも発電出力コ
イルの小型化が可能なエンジンの点火装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、エンジンで駆動される発電機の出力を整流
平滑する電源回路と、１次巻線にパルス電流が加えられ
て、２次巻線に２次電圧が誘起され３次巻線に３次電圧
が誘起されるパルストランスと、前記３次電圧が制御端
に加えられて、ブロッキング発振によって前記電源回路
から出力されて前記１次巻線を介して供給される直流電
流を断続させて前記１次巻線にパルス電流を発生させる
スイッチングトランジスタと、前記２次電圧を直流に変
換し、この直流電圧で駆動される点火回路とを備えると
共に、前記電源回路の出力側と前記１次巻線との接続点
と、前記スイッチングトランジスタの制御端とを定電流
回路を介して接続したことを特徴とする。

【０００７】前記点火回路は、前記２次巻線に昇圧誘起
された２次電圧を直流に変換し、この直流電圧を充放電
して駆動されるコンデンサ充放電式で構成してもよい
し、また、ツェナーダイオード、抵抗及びコンデンサで
構成されるサージ吸収回路を前記スイッチングトランジ
スタと並列に設けてもよい。

【０００８】

【作用】本発明によれば、定電流回路は、発電機の出力
の変動に無関係にスイッチングトランジスタの制御端に
安定したバイアスを供給するため、スイッチングトラン
ジスタの通電電流の変動量が少なくなり、安定したブロ
ッキング発振が可能となる。これにより、パルストラン
スの２次巻線に誘起される２次電圧が安定し、エンジン
の低速回転時から高速回転時までに亘り、安定した点火
電圧を得ることができる。

【０００９】また、サージ吸収回路は、スイッチングト
ランジスタのオフ時に生ずるサージ電圧を、ツェナーダ
イオードの降伏電圧より高い部分だけ吸収する。これに
より、必要以上に高い部分だけサージ吸収されるので、
特に、エンジン回転数が低くて、発電機の出力電圧が低
い場合において、スイッチングトランジスタで制御し得
る電流はサージ吸収回路へは流れないようにして、コン
バータの動作電圧の確保をより確実ならしめる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照して発明の実施例を説明す
る。

【００１１】図１は、本発明に係るエンジンの点火装置
の一実施例の概略構成を示す回路図である。

【００１２】本実施例の点火装置は、ＤＣ−ＤＣコンバ
ータを用い、低電圧の直流電圧をパルストランス（後述
する）によって昇圧して高電圧の直流電圧を発生させ、
この高電圧を点火電圧に利用したものである。図中１
は、交流発電機であり、エンジンによって駆動されるア
ウターロータ式の磁石回転子を回転させることにより、
発電出力コイル１ａの両端に接続された点火装置の入力
端子１ｂ，１ｃに交流電力を供給する。

【００１３】入力端子１ｂ，１ｃには、整流用のダイオ
ード２，３の各アノードがそれぞれ接続され、そのダイ
オード２，３のカソードが接続点ａ１に共通接続されて
いる。さらに、接続点ａ１が平滑用の電解コンデンサ４
を介して接地され、これらダイオード２，３及び電界コ
ンデンサ４で電源回路Ｂ１が構成されている。なお、ダ
イオード２，３は、例えばショットキダイオードで低損
失のものを使用する。

【００１４】また、前記接続点ａ１は、パルストランス
５の一次巻線Ｔ１の一端に接続され、その他端がオン電
圧の低いスイッチングトランジスタ（ＮＰＮトランジス
タ）Ｑ１のコレクタに接続されている。そして、抵抗
６、コンデンサ７及びツェナダイオード８がトランジス
タＱ１のコレクタとエミッタとの間に並列接続され、ト
ランジスタＱ１のエミッタ側が接地されている。なお、
抵抗６、コンデンサ７及びツェナダイオード８でサージ
吸収回路Ｂ２が構成され、ツェナダイオード８の降伏電
圧は、例えば使用電源電圧より高く、トランジスタＱ１
の耐圧より低い電圧に設定されている。

【００１５】前記トランジスタＱ１のベースが、帰還用
コンデンサ９及び抵抗１０を介してパルストランス５に
おける３次巻線Ｔ３の一端に接続され、その３次巻線Ｔ
３の他端が接地されている。さらに、トランジスタＱ１
のベースは、ゲートとソースとが短絡したＦＥＴ（電界
効果トランジスタ）１１のソース側に接続され、そのド
レイン側が前記接続点ａ１に接続されている。ここで、
ＦＥＴ１１は、定電流源として作用し、一定電流ＩＤＳ
ＳがトランジスタＱ１のベースに供給される。また、ト
ランジスタＱ１のベースと接地側との間には逆方向接続
されたダイオード１２が設けられ、さらに発振停止用の
キルスイッチ１３が設けられている。そして、これらト
ランジスタＱ１、コンデンサ９、抵抗１０、ＦＥＴ１
１、ダイオード１２で発振部Ｂ３が構成され、この発振
部Ｂ３と前記パルストランス５でブロッキング発振を行
う。

【００１６】パルストランス５における２次巻線Ｔ２の
一端には、整流用のダイオード１４のアノードが接続さ
れ、そのダイオード１４のカソードと接地側との間には
ダイオード１５が逆方向接続されるとともに、順方向に
直列接続されたサイリスタ１６とダイオード１７とが設
けられている。さらに、ダイオード１４のカソードが点
火充放電用のコンデンサ１８を介してイグニッションコ
イル１９の一次巻線１９ａの一端に接続され、イグニッ
ションコイル１９の二次巻線１９ｂの一端は点火プラグ
２０が接続され、その他端が一次巻線１９ａの他端と共
に接地されている。

【００１７】一方、サイリスタ１６のゲートとカソード
との間には、抵抗２１及びコンデンサ２２が並列接続さ
れ、さらに該サイリスタ１６のゲートが抵抗２３，２４
を介してパルス発生機構２５に接続されている。また、
抵抗２３，２４間の接続点と接地側との間には、逆方向
のツェナーダイオード２６とコンデンサ２７とが並列接
続されている。そして、これら抵抗２１、コンデンサ２
２、抵抗２３，２４、ツェナーダイオード２６及びコン
デンサ２７でゲート制御部Ｂ４が構成されている。

【００１８】前記パルス発生機構２５は、図示しないエ
ンジンのクランク軸の回転に応じてパルス信号を発生す
るものであり、例えばクランク軸に回転円板２５ａが取
り付けられ、その円周部に、強磁性材製の凸起体で形成
されたリアクタ２５ｂが突設され、さらに、回転円板２
５ａの外部には、その円周部に沿って磁石体にコイルを
巻回して形成したピックアップ２５ｃが配設されてい
る。ここで、パルス発生機構２５の回転円板２５ａは、
前記エンジンの回転に同期して回転し、ピックアップ２
５ｃは、回転円板２５ａに設けられたリアクタ２５ｃと
相対向した時に、所定のパルス信号を出力する。このパ
ルス信号が、ゲート制御部Ｂ４を介してサイリスタ１６
のゲートに印加されるようになっている。 次に、以上
のように構成される点火装置の動作を説明する。

【００１９】まず、例えばリコイルスタータ操作（手
動）によってエンジンを始動操作した直後のエンジン低
速回転時（例えば３００ｒｐｍ）において、交流発電機
１の発電出力コイル１ａから供給される交流出力電圧
は、入力端子１ｂ，１ｃ介して電源回路Ｂ１に入力さ
れ、この電源回路Ｂ１で整流平滑されて直流電圧に変換
される。この直流電圧により、ＦＥＴ１１を介してトラ
ンジスタＱ１にベース電流が流れて該トランジスタＱ１
がオンし、その結果、パルストランス５の一次巻線Ｔ１
に電流が流れて励磁される。一次巻線Ｔ１が励磁される
と、３次巻線に電圧が誘起され、この誘起電圧によりト
ランジスタＱ１がさらにバイアスされる。その結果、ト
ランジスタＱ１の導通状態が大きくなってコレクタ電流
が増加していき、これに伴って３次巻線Ｔ３の誘起電圧
が更に大きくなる。

【００２０】また、３次巻線Ｔ３に電圧が誘起されるに
伴って、この誘起される誘起電圧により、図示矢印方向
に抵抗１０を介して充電電流が流れ、コンデンサ９が充
電される。この時、コンデンサ９の抵抗１０側の一端が
プラスに、トランジスタＱ１側の他端がマイナスにそれ
ぞれ帯電される。そのため、トランジスタＱ１のベース
には逆バイアスがかかってバイアスが低下するので、ト
ランジスタＱ１のコレクタ電流の増加が止まる。これに
よって、３次巻線Ｔ３に誘起される誘起電圧が低下し、
コンデンサ９の電荷が抵抗１０及び３次巻線Ｔ３を介し
て放電されるため、トランジスタＱ１のバイアスはコン
デンサ９に吸収され、該トランジスタＱ１はオフする。
このトランジスタＱ１のオフ時に生ずるサージ電圧は、
サージ吸収回路Ｂ２におけるツェナーダイオード８の降
伏電圧より高い部分のみが吸収される。これにより、エ
ンジンの回転数の低い低電圧時には、サージ吸収回路に
はサージ電流以外は流れないため、その分、トランジス
タＱ₁のスイッチングで制御される電流を多く確保する
ことができる。

【００２１】コンデンサ９が放電されてトランジスタＱ
１はオフすると、ＦＥＴ１１から該コンデンサ９に充電
電流が流れ、コンデンサ９は、前述した充電時とは逆の
極性で充電される。つまり、コンデンサ９のトランジス
タＱ１側の一端がプラスに、抵抗１０側の他端がマイナ
スにそれぞれ帯電される。この充電が完了すると、ＦＥ
Ｔ１１からの電流ＩＤＳＳがトランジスタＱ１のベース
に供給され、該トランジスタＱ１は再びバイアスされて
オンする。

【００２２】このように、発振部Ｂ３及びパルストラン
ス５により、以上の動作が繰り返されてブロッキング発
振が行われる。

【００２３】一方、トランジスタＱ１がオフすると、二
次巻線Ｔ２に図示破線矢印の方向に誘起電流が流る。こ
の誘起電流はダイオード１４によって整流され、コンデ
ンサ１８を充電する。このようにして行われるコンデン
サ１８への充電は、パルストランス５を介して高電圧で
行われる。そして、該コンデンサ１８に充電された電荷
は、ゲート制御部Ｂ４から点火すべき所定のタイミング
（エンジンの回転速度に応じたタイミング）で送出され
るパルス信号によりサイリスタ１６が導通することで、
サイリスタ１６、ダイオード１７、イグニッションコイ
ル１９の一次巻線１９ａの経路で放電する。この時、イ
グニッションコイル１９の二次巻線１９ｂに大きな電圧
が誘起され、これによって点火プラグ２０用の所要の火
花電圧を得ることができる。

【００２４】上述したように本実施例では、スイッチン
グトランジスタＱ１のベースに供給されるバイアスは、
定電流源として作用するＦＥＴ１１からの電流ＩＤＳＳ
が主に供給されるため、発電出力コイル１ａから取り出
される出力電圧が低い場合であっても、この電圧変動の
影響が少なく、したがってエンジンが始動直後の低速回
転のとき（＝低電圧のとき）でもコンバータの動作電圧
を確保することができる。

【００２５】また、トランジスタＱ₁の通電電流はこの
ベースバイアスで決まるコレクタ電流（不飽和発生電
流）で制限されるため、前記出力電圧による変化が少な
く、したがってエンジンの回転数が大きく変動しても、
トランジスタＱ１に流れるコレクタ電流の変動量が少な
くなり、比較的安定したコンバータの動作電圧が確保で
き、比較的安定した所要の点火用電源電圧を得ることが
できる。

【００２６】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、エンジンで駆動される発電機の出力を整流平滑する
電源回路と、１次巻線にパルス電流が加えられて、２次
巻線に２次電圧が誘起され３次巻線に３次電圧が誘起さ
れるパルストランスと、前記３次電圧が制御端に加えら
れて、ブロッキング発振によって前記電源回路から出力
されて前記１次巻線を介して供給される直流電流を断続
させて前記１次巻線にパルス電流を発生させるスイッチ
ングトランジスタと、前記２次電圧を直流に変換し、こ
の直流電圧で駆動される点火回路とを備えると共に、前
記電源回路の出力側と前記１次巻線との接続点と、前記
スイッチングトランジスタの制御端とを定電流回路を介
して接続したので、発電機の出力の変動にかかわらず比
較的安定したブロッキング発振が可能となり、エンジン
回転数の高低に無関係に安定した点火動作が行える。

【００２７】さらに、エンジン回転数の低い低電圧時で
も点火動作に支障がないため、発電出力コイル部分を小
型化したり、他の発電出力コイル（点火エネルギー用電
源として使用する以外の、例えば他の負荷装置へ電力を
供給する発電出力コイル）と磁路を共用したりすること
が可能となる。

【００２８】また、ツェナーダイオード、抵抗及びコン
デンサで構成されるサージ吸収回路を前記スイッチング
トランジスタと並列に設けてたので、特にエンジンの回
転数の低い低電圧時にはサージ吸収回路以外にはサージ
電流以外は流れないため、その分、トランジスタのスイ
ッチングで制御される電流を多く確保することができる
ようになり、低速回転のときのコンバータの動作電圧を
より確保し易くできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るエンジンの点火装置の一実施例の
概略構成を示す回路図である。

【符号の説明】

１ 交流発電機 Ｂ１ 電源回路 Ｂ２ サージ吸収回路 ５ パルストランス Ｑ１ スイッチングトランジスタ ９ 帰還用コンデンサ １１ ＦＥＴ（定電流源） １４ 整流用ダイオード １６ サイリスタ １８ 点火充放電用コンデンサ １９ イグニッションコイル ２０ 点火プラグ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−268871（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−25945（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−140662（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−34361（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02P 3/08 301 H02M 3/28 H02M 3/335 H02M 9/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンで駆動される発電機の出力を整
   流平滑する電源回路と、１次巻線にパルス電流が加えら
   れて、２次巻線に２次電圧が誘起され３次巻線に３次電
   圧が誘起されるパルストランスと、前記３次電圧が制御
   端に加えられて、ブロッキング発振によって前記電源回
   路から出力されて前記１次巻線を介して供給される直流
   電流を断続させて前記１次巻線にパルス電流を発生させ
   るスイッチングトランジスタと、前記２次電圧を直流に
   変換し、この直流電圧で駆動される点火回路とを備える
   と共に、 前記電源回路の出力側と前記１次巻線との接続点と、前
   記スイッチングトランジスタの制御端とを定電流回路を
   介して接続したことを特徴とするエンジンの点火装置。
2. 【請求項２】 前記点火回路は、 前記２次巻線に昇圧誘起された２次電圧を直流に変換
   し、この直流電圧を充放電して駆動されるコンデンサ充
   放電式で構成したことを特徴とする請求項１記載のエン
   ジンの点火装置。
3. 【請求項３】 ツェナーダイオード、抵抗及びコンデン
   サで構成されるサージ吸収回路を前記スイッチングトラ
   ンジスタと並列に設けたことを特徴とする請求項１記載
   のエンジンの点火装置。