JPH0670424B2 - 内燃機関点火装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、機関の逆転時に点火火花の発生を防いだ内
燃機関点火装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第５図は従来の内燃機関点火装置を示す回路図であり、
図において、１は図示しない機関によつて矢印２の方向
に駆動されるロータで、Ａ−Ｂ間に所定の突起を有して
いる。

３は上記ロータ１に向かつて設置され、機関の第1,第２
のクランク角度位置を検出するセンサでコイル巻線と磁
石などで構成される。

このセンサ３からは第６図に示すように突起の前端Ａ部
がセンサ３と対向したときに、第１の角度信号がある正
の電圧を、突起の後端Ｂ部がセンサ３を抜けるときに第
２の角度信号である負の電圧を夫々出力する。

ダイオード４のアノードはセンサ３の出力に、そのカソ
ードはフリツプフロツプ回路（以下、FFという）６のセ
ツト入力端子Ｓに夫々接続されている。

ダイオード５のカソードはセンサ３の出力に、そのアノ
ードはFF6のリセツト入力端子Ｒに夫々接続されてい
る。

したがつて、センサ３の出力電圧のうち、正波はダイオ
ード４を通過してFF6のセツト入力端子Ｓに入り、FF6を
セツト状態にし、負波はダイオード５を通過してFF6の
リセツト入力端子Ｒに入り、FF6をリセツト状態にす
る。

トランジスタ７のベース端子はFF6のＱ出力を受け、ま
たそのコレクタ端子は点火コイル８の１次巻線に接続さ
れている。

点火コイル８の１次巻線の他端はバツテリ10の＋端子に
接続され、２次巻線は点火プラグ９を経てアース（バツ
テリ10のマイナス側電位）に至る。

第７図は第５図の動作を説明するための動作波形図で、
第７図（ａ）はセンサ３の出力電圧、第７図（ｂ）はFF
6のセツト入力電圧、第７図（ｃ）はFF6のリセツト入力
電圧、第７図（ｄ）はFF6のＱ出力電圧、第７図（ｅ）
はトランジスタ７のコレクタ電圧、第７図（ｆ）は点火
コイル８の２次出力電圧の各波形を示している。

次に動作について説明する。ロータ１の矢印２方向への
回転に応じて突起の前端Ａ部がセンサ３と対向すると、
センサ３には第７図（ａ）のように正電圧が発生し、FF
6のセツト入力端子Ｓには第７図（ｂ）のようなパルス
が入力され、このためFF6はセツトされて、FF6のＱ出力
端子は第７図（ｄ）のようにハイレベルになる。

FF6のＱ出力がハイレベルのため、トランジスタ７はオ
ン（導通）し、点火コイル８の１次巻線に電流が流れ
る。

さらに、ロータ１の回転が進み、突起の後端Ｂ部がセン
サ３を抜けるときに、センサ３には負電圧が発生するか
ら、第７図（ｃ）に示すパルスがFF6のリセツト入力端
子Ｒに加えられ、このFF6はリセツトされて、FF6のＱ出
力端子はローレベルになる。

FF6のＱ出力がローレベルだから、トランジスタ７はオ
フ（しや断）し、点火コイル８の１次巻線電流が断た
れ、そのとき点火コイル８の２次側に第７図（ｆ）のよ
うな高電圧が発生し、点火プラグ９に点火火花を得る。
以下、第７図のようにロータ１の回転に応じて周期的に
上記動作を繰り返す。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の内燃機関点火装置は以上のように構成されている
ので、上記動作は不都合はないが、機関の始動時には次
のような不都合があつた。

すなわち、ロータ１の矢印２方向の回転を正回転又は正
転、矢印２とは反対の方向の回転を逆回転又は逆転と表
わせば、ロータ１が正転しているときは上述の説明通
り、第８図のような出力がセンサ３から発せられる。こ
の第８図において、t₄は突起の前端Ａ部がセンサ３と対
向したとき、t₅が後端Ｂ部とセンサ３が対向したときの
センサ３の出力を示す。

一方、ロータ１が逆転しているときのセンサ３の出力は
第９図の通りで、クランク角度位置に対するセンサ３の
出力電圧極性（正波か負波か）が入れ変わつている（第
９図のt₄aは後端Ｂ部がセンサ３と対向したときのセン
サ３の出力、t₅aは前端Ａ部がセンサ３を抜けるときの
センサ３の出力信号である）。

したがつて、正転でロータ１のＡ部がセンサ３と対向し
たあと、ロータ１のＢ部が抜ける前にロータ１が逆転を
始めてＡ部を逆転で抜け去つたときを考えてみると、第
10図（第10図（ａ）のａ、第10図（ｂ）のｄ、第10図
（ｃ）のｅ、第10図（ｄ）のｆは夫々第７図（ａ）、第
７図（ｄ）、第７図（ｅ）、第７図（ｆ）と同じ）に示
すように、時点t₁にセンサ３から発せられる正波で、第
10図（ｃ）のようにトランジスタ７がオンし、時点t₂に
センサ３から発せられる波で第10図（ｃ）のようにトラ
ンジスタ７がオフし、第10図（ｄ）のように点火コイル
８の２次高電圧出力が発生し、点火プラグ９に点火火花
が発生する。

このロータ１のＡ部で発せられた点火火花はさらにロー
タ１の逆転を助長する。

このように、機関の逆転時に点火火花を発し、機関を破
壊するなどの問題点があつた。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、機関の逆転時に点火火花の発生を防止し、機
関の破壊を防止し、安全な内燃機関点火装置を得ること
を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る内燃機関点火装置はセンサの出力で制御
されるフリツプフロツプ回路のセツトもしくはリセツト
状態の時間巾を計測し、この計測時間が所定時間よりも
長くなつたことを検出する検出回路と、この検出回路の
検出出力に応じてフリツプフロツプ回路をリセツトもし
くはセツトさせない禁止回路とを設け、検出回路は、フ
リップフロツプ回路の出力に応じて充放電されるコンデ
ンサと、コンデンサの充放電電圧を所定電圧レベルと比
較するコンパレータと、内燃機関を始動させるスタータ
と、スタータの通電状態の有無を判別する判別手段と、
判別手段の出力とコンパレータの出力との論理処理を行
う論理回路とを含むものである。

〔作 用〕

この発明における検出回路によりフリツプフロツプ回路
のセツトもしくはリセツト状態の計測時間が所定時間よ
りも長くなつたことを検出すると、禁止回路が点火コイ
ルの通電，遮断を行うトランジスタをオフさせないよう
に作用し、点火火花の発生を防ぐように作用する。ま
た、スタータ通電状態検出時は検出回路の出力を無効と
し、スタータ通電状態が検出されないときには検出回路
の出力を有効とし、逆転時の回転数が始動回転数より高
くても、逆転時の点火を確実に阻止する。

〔実施例〕

以下この発明の一実施例の概略構成を図について説明す
る。第１図において、構成の説明に際し第５図と同一部
分には同一符号を付してその重複説明を避け、第５図は
異なる部分を主体に述べる。

この第１図では、符号１〜10で示す部分は第５図と同様
であり、符号21以降で示す部分が第５図の構成に新たに
付加されたものであり、この第１図の実施例の特徴をな
す部分である。

すなわち、21はインバータで、FF6のＱ出力を受け、そ
れの位相反転を行ない、その出力はトランジスタ22のベ
ースに送るようにしている。

23は抵抗で、バツテリ10の（＋）端とトランジスタ22の
コレクタ間に接続されている。

24はコンデンサで、トランジスタ22のコレクタとアース
間に接続され、抵抗23とともに時定数回路を形成してい
る。

25,26は各々抵抗で、バツテリ10の（＋）端とアース間
に直列に接続され、この抵抗25,26の接続点は所定電圧
レベルとなる。

27はコンパレータ（比較器）で、その（−）入力端子は
トランジスタ22のコレクタと接続され、（＋）入力端子
は抵抗25と26との接続点に接続され、コンデンサ24の充
電電圧レベルと抵抗25,26の接続点電圧レベルとを比較
し、コンデンサ24の充電電圧レベルの方が高くなると出
力が反転する。

かくして、インバータ21、トランジスタ22、抵抗23、コ
ンデンサ24、抵抗25,26、コンパレータ27とにより検出
回路100を構成している。

28はトランジスタで、そのエミツタはバツテリ10の
（＋）端子に、そのベースはコンパレータ27の出力端子
に、そのコレクタはFF6のリセツト入力端子Ｒに夫々接
続され、コンパレータ27の出力状態に応じてオン‐オフ
し、FF6のセツト又はリセツトを禁止する禁止回路を形
成している。

次に動作について説明する。第２図は第１図の動作を説
明するための動作波形図であり、第２図（ａ）〜第２図
（ｄ）は第１図の信号ａ〜ｄを示し、第２図（ｅ）〜第
２図（ｈ）は第１図の信号G,I,H,Jを夫々示し、第２図
（ｉ），第２図（ｊ）は夫々第１図の信号e,fを示して
いる。

すなわち、第２図（ｅ）の信号Ｇはインバータ21の出力
電圧、第２図（ｇ）の信号Ｈはコンパレータ27の（−）
入力端子電圧、第２図（ｆ）の信号Ｉはコンパレータ27
の（＋）入力端子電圧、第２図（ｈ）の信号Ｊはコンパ
レータ27の出力電圧を示す。

今、時点t₁₀でセンサ３より第２図（ａ）に示す正波が
発せられ、これにより、FF6のセツト入力端子Ｓには第
２図（ｂ）の信号ｂが加えられ、FF6のＱ出力は第２図
（ｄ）のようにハイレベルとなつてトランジスタ７がオ
ンとなり、そのコレクタには、第２図（ｉ）の信号ｅが
現われ、点火コイル８の１次巻線に電流が流れ始める。

また、時点t₁₀でインバータ21の出力Ｇが第２図（ｅ）
に示すようにローレベルに落ち、トランジスタ22がオフ
するから、コンデンサ24には、抵抗23を通して充電電流
が流れ、第２図（ｇ）のようにコンデンサ24の端子電圧
が上昇し始める。

時点t₁₁までの間、コンデンサ24の端子電圧は上昇を続
けるが、第２図（ｆ）のＩ電圧レベルまでは到達しない
から、コンパレータ27の出力Ｊ（第２図（ｈ））はハイ
レベルのままであり、したがつて、トランジスタ28はオ
フのままである。

このため、時点t₁₁で発せられたセンサ３の負波はダイ
オード５を通して第２図（ｃ）に示す信号ｃがFF6のリ
セツト入力端子Ｒに到達し、FF6をリセツトし、そのＱ
出力がローレベルに落ち、トランジスタ７がオフとな
り、点火コイル８の１次電流がしや断され、点火プラグ
９に点火火花が発生する。

時点t₁₂のセンサ３の正波で上述と同じくコンデンサ24
の充電が開始されセンサ３の次の負波出力の発せられる
前の時点t₁₃でコンパレータ27の（＋）入力端子電圧レ
ベルに到達すると、そこでコンパレータ27の出力が反転
して、ローレベルに落ちるから、それまでオフし続けて
いたトランジスタ28がオンし、FF6のリセツト入力端子
Ｒの電位をハイレベルに吊り上げる。

したがつて、そのあと時点t₁₄でセンサ３から負波出力
電圧が発せられるが、FF6リセツト入力端子Ｒには到達
できず、FF6のＱ出力はセツト状態、すなわちハイレベ
ルを継続している。

このため、時点t₁₂でオンしたトランジスタ７は時点t₁₄
を過ぎてもオンを継続し、点火プラグ９には時点t₁₄で
点火火花は出ない。

ここで、時点t₁₂からt₁₃までの時間巾はコンデンサ24の
端子電圧が所定電圧レベルＩに達するまでの時間である
から、コンデンサ24の容量，抵抗23,25,26の値を適宜定
めることにより、所望の時間巾に設定することができ
る。

一方、ロータ１のＢ部はロータ１の正転のときの点火位
置であるから、機関のクランク角度で言えば、概略圧縮
上死点から圧縮上死点前10゜程度のところにある。

したがつて、第10図に示したように時点t₁でロータ１の
Ａ部が正転でセンサ３と対向した後、時点t₃でロータ１
が正転から逆転へ切り換わる角度位置はロータ１のＢ部
に近い可能性が高い。

それは、ロータ１のＢ部に近づくほど機関の圧縮圧力が
上がり、この圧縮圧力による反抗トルクが今回問題とし
ている機関の逆転を生むものである。

したがつて、時点t₁からt₂まで時間巾は第８図で示すよ
うなロータ正転で発生する時点t₄からt₅までの時間巾よ
りも長いので通例である。

このため、コンパレータ27の作動レベルをロータ１の正
転時には、作動しないよう、ロータ１の逆転時には作動
するよう設定することが実用上ほぼ可能である。

第３図はこの発明の一実施例の具体的構成を示す回路図
である。第３図において、31は図示しない機関を始動さ
せるためのスタータ、32はこのスタータとバツテリ10の
（＋）端子の間に設けられるスタータへの通電を継続す
るスイツチ、33はスタータ31とスイツチ32の接続点につ
ながれるインバータで、入力電圧に対して反転した出力
電圧を発する。スイツチ32とインバータ33はスタータ31
への通電状態の有無を判別する判別手段200を構成して
いる。

34はインバータで、コンパレータ27の出力端子に接続さ
れ、入力電圧に対して反転した出力電圧を発する。35は
２入力のナンドゲートで、第１の入力端子にはインバー
タ34の出力が、第２の入力端子にはインバータ33の出力
がそれぞれ入力するように接続され、第1,第２の入力が
ともにハイレベルのときのみ出力がローレベルとなつ
て、他の入力条件下では出力はハイレベルである。ま
た、ナンドゲート35の出力はトランジスタ28のベースに
接続される。

その他の構成は第１図と同様であり、その構成の説明を
省略する。

次に動作について説明する。第４図は第３図の動作を説
明するための動作波形図で、第４図（ａ）〜第４図
（ｈ）は第３図（ａ）〜第３図（ｈ）と同じである。

また、第４図（ｊ）の信号Ｋはインバータ34の出力電
圧、第４図（ｋ）の信号Ｌはスタータ31の端子電圧、第
４図（Ｉ）の信号Ｍはインバータ33の出力電圧、第４図
（ｍ）の信号Ｎはナンドゲート35の出力電圧を示す。第
４図（ｎ）、第４図（ｏ）はそれぞれ第２図（ｉ）、第
２図（ｊ）と同じである。

今、時点t₂₁からコンデンサ24の端子電圧が第４図
（ｇ）に示すように上昇を始め、時点t₂₂でコンパレー
タ27の反転レベルに達し、コンパレータ27の出力はハイ
レベルからローレベルに落ちる。

このため、時点t₂₂でインバータ34の出力Ｋ（第４図
（ｊ））はハイレベルに上がるが、このときはスイツチ
32が閉じているから、スタータ31の端子電圧Ｌはハイレ
ベルであり、インバータ33の出力Ｍ（第４図（ｌ））は
ローレベル、ナンドゲート35の出力Ｎ（第４図（ｍ））
がハイレベルとなり、ナンドゲート35の出力Ｎには変化
がなく、ハイレベルのままである。

したがつて、トランジスタ28もオフのままであるから、
続く時点t₂₃で発せられるセンサ３の負波出力電圧はFF6
のリセツト入力端子Ｒに到達し、FF6をリセツトするか
ら、そのＱ出力はハイレベルからローレベルに落ち、ト
ランジスタ７がオフし、点火プラグ９に点火火花が出
る。

時点t₂₄では、スイツチ32が閉から開に変わる、換言す
れば、スタータ31への通電が断たれる。そのあと時点t
₂₅から充電が開始され、コンデンサ24の端子電圧Ｈが時
点t₂₆で比較レベルＩ電圧を越えると、コンパレータ27
の出力電圧Ｊがローレベルに落ち、インバータ34の出力
電圧Ｋがハイレベルに上がる。

このときは、時点t₂₂のときとちがつてインバータ33の
出力電圧Ｍもハイレベルであるから、ナンドゲート35の
第1,第２の入力端子がともにハイレベルとなる。

したがつて、時点t₂₆でナンドゲート35の出力がローレ
ベルとなつて、ここで初めてトランジスタ28がオンす
る。トランジスタ28がオンするから、FF6のリセツト入
力端子Ｒはハイレベルに持ち上がり、その後、時点t₂₇
にセンサ３から発せられる負波出力はFF6のリセツト入
力端子Ｒには到達し得ず、したがつて、時点t₂₇にてFF6
はセツト状態を維持したままである。

これによつて、点火プラグ９に点火火花は出ない。これ
はスタータ31に通電中はスタータ31からの駆動力がある
ため、機関が圧縮上死点を乗り越えられずに逆転するこ
とはまれであつて、スタータ31に通電のないときに機関
の逆転が発生し易いという事実に基づいている。

なお、検出回路100の所定電圧すなわち比較レベルＩ
は、エンジン回転数に換算すると、始動回転数（100rpm
前後）よりも高く、アイドリング回転数（1000rpm前
後）よりも低い値（たとえば、300rpm程度）に設定され
る。したがって、スタータ通電状態が検出されたときに
は、検出回路の出力を無効として誤検出を防止し、100r
pm前後の回転数から点火できるようにする。また、スタ
ータ通電状態が検出されないときは、検出回路100の出
力を有効とし、逆転時の回転数に相当する300rpm前後以
下では点火させないようにする。これにより、始動後に
おいては、逆転時の回転数が始動回転数より高くても、
逆転時の点火を確実に阻止することができる。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、内燃機関の第1,第２の
クランク角度に対応した第1,第２の角度信号を発生する
センサと、第１の角度信号でセットもしくはリセットさ
れ第２の角度信号でリセットもしくはセットされるフリ
ップフロップ回路と、フリップフロップ回路の出力に基
づいて点火コイルの１次電流を制御して第２の角度信号
に基づいて点火動作を行うトランジスタと、フリップフ
ロップ回路のセットもしくはリセット状態の時間幅を計
測し、この計測時間が所定時間よりも長くなったことを
検出する検出回路と、検出回路の検出出力に応じて上記
フリップフロップ回路をリセットもしくはセットさせな
いようにする禁止回路とを設け、検出回路は、フリップ
フロップ回路の出力に応じて充放電されるコンデンサ
と、コンデンサの充放電電圧を所定電圧レベルと比較す
るコンパレータと、内燃機関を始動させるスタータと、
スタータの通電状態の有無を判別する判別手段と、判別
手段の出力とコンパレータの出力との論理処理を行う論
理回路とを含み、機関によつて回転されるロータをセン
サで検出し、このセンサの出力で駆動されるFFのセツト
またはリセツト状態の時間巾を検出回路で計測してその
計測が所定時間以上になると禁止回路でFFをリセツトま
たはセツトさせないようにして機関の逆転時には点火火
花を出さないように構成し、また、スタータの通電状態
時には検出回路を無効にして誤動作を防止するようにし
たので、機関を破壊しない安全な内燃機関点火装置が得
られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による内燃機関点火装置を
概略的に示す回路図、第２図は第１図の実施例の動作を
説明するための動作波形図、第３図はこの発明の一実施
例を具体的に示す回路図、第４図は第３図の実施例の動
作を説明するための動作波形図、第５図は従来の内燃機
関点火装置の回路図、第６図は第５図の内燃機関点火装
置におけるロータ１回転のセンサの出力を示す波形図、
第７図は第５図の動作を説明するための動作波形図、第
８図は同上ロータの正転時のセンサの出力を示す波形
図、第９図は同上ロータの逆転時のセンサの出力を示す
波形図、第10図は第５図の内燃機関点火装置における機
関逆転時の火花の発生状況を説明するための動作波形図
である。 １……ロータ、３……センサ、６……フリツプフロツプ
回路、7,22,28……トランジスタ、８……点火コイル、2
4……コンデンサ、27……コンパレータ、100……検出回
路。 なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の第1,第２のクランク角度に対応
   した第1,第２の角度信号を発生するセンサと、 このセンサの第１の角度信号でセットもしくはリセット
   され第２の角度信号でリセットもしくはセットされるフ
   リップフロップ回路と、 このフリップフロップ回路の出力に基づいて点火コイル
   の１次電流を制御して上記第２の角度信号に基づいて点
   火動作を行うトランジスタと、 上記フリップフロップ回路のセットもしくはリセット状
   態の時間幅を計測し、この計測時間が所定時間よりも長
   くなったことを検出する検出回路と、 この検出回路の検出出力に応じて上記フリップフロップ
   回路をリセットもしくはセットさせないようにする禁止
   回路と を備え、 上記検出回路は、 上記フリップフロップ回路の出力に応じて充放電される
   コンデンサと、 このコンデンサの充放電電圧を所定電圧レベルと比較す
   るコンパレータと、 上記内燃機関を始動させるスタータと、 このスタータの通電状態の有無を判別する判別手段と、 この判別手段の出力と上記コンパレータの出力との論理
   処理を行う論理回路とを含むことを特徴とする内燃機関
   点火装置。