JPH0720380Y2 - 内燃機関用点火装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、コンデンサ放電式の内燃機関用点火装置に関
するものである。

［従来の技術］ 周知のように、コンデンサ放電式の内燃機関用点火装置
は、点火コイルの１次側に設けられてエキサイタコイル
により充電される点火エネルギー蓄積用コンデンサの電
荷を放電制御用スイッチを通して点火コイルの１次コイ
ルに放電させることにより、該点火コイルの２次側に点
火用の高電圧を得るようにしたものである。

このような方式の点火装置として、エキサイタコイルが
正の半サイクルの出力を発生している期間に該エキサイ
タコイルに対して並列に接続された昇圧用半導体スイッ
チを導通状態から遮断状態にすることにより該エキサイ
タコイルに誘起させた高い電圧で点火エネルギー蓄積用
コンデンサを充電するようにしたものがある。

例えば特開昭59-113260号の発明では、点火コイルの１
次側に放電制御用半導体スイッチと昇圧用半導体スイッ
チとを兼ねるトランジスタを設け、エキサイタコイルの
出力の正の半サイクルの期間に該トランジスタを導通さ
せた後遮断させることによりエキサイタコイルに高い電
圧を誘起させ、該電圧により点火エネルギー蓄積用コン
デンサを充電する。そしてエキサイタコイルの負の半サ
イクルの期間に該トランジスタを導通させてコンデンサ
を点火コイルの１次コイルに放電させ、これにより点火
コイルの２次コイルに高電圧を誘起させて点火プラグに
火花を生じさせる。

従来のこの種の点火装置では、エキサイタコイルの出力
の正の半サイクルの期間にトランジスタを導通させた後
エキサイタコイルの両端の電圧が設定レベルに達したと
きにトランジスタを遮断状態にして該エキサイタコイル
両端にコンデンサ充電用の電圧を誘起させるようにして
いたが、この様に構成した場合には、機関の低速時にエ
キサイタコイルに誘起するコンデンサ充電用の電圧が不
足する傾向になるため低速時に十分な点火性能を得るこ
とが難しく、始動回転数（点火動作が開始される回転
数。）が高くなるという問題があった。

そこで本出願人は先に、エキサイタコイルの両端電圧の
ピークを検出して、検出されたピーク位置でエキサイタ
コイルに対して並列に接続された昇圧用半導体スイッチ
を遮断状態にすることにより、エキサイタコイルにコン
デンサ充電用の電圧を誘起させるようにした点火装置を
提案した。

この点火装置によれば、エキサイタコイルを流れる短絡
電流がピークに達して、該エキサイタコイルの両端電圧
がピークに達したときにエキサイタコイルの通電電流を
遮断することによりコンデンサ充電用の電圧を誘起させ
るので、該電圧を十分に高くすることができ、低速時の
点火性能を向上させることができる。

［考案が解決しようとする課題］ 先に提案した点火装置では、必ずエキサイタコイルの両
端電圧のピーク位置まで昇圧用半導体スイッチを導通さ
せるため、該昇圧用半導体スイッチとして、電流容量が
大きいものを用いる必要があり、コストが高くなるとい
う問題があった。また昇圧用半導体スイッチを通して大
きな電流が流れるため、発熱が多くなるという問題があ
った。

本考案の目的は、始動回転速度から設定回転速度までは
エキサイタコイルの両端電圧がピークに達した位置で昇
圧用半導体スイッチを遮断させ、設定回転速度を超えた
後は昇圧用半導体スイッチの遮断位置を進めて最終的に
はエキサイタコイルの出力電圧を昇圧することなく該エ
キサイタコイルの出力電圧で点火エネルギー蓄積用コン
デンサを充電するようにしたコンデンサ放電式の内燃機
関用点火装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本考案の点火装置は、点火コイルと、内燃機関に取り付
けられた磁石発電機内に設けられたエキサイタコイル
と、点火コイルの１次側に設けられてエキサイタコイル
の誘起電圧により充電される点火エネルギー蓄積用コン
デンサと、導通した際に前記点火エネルギー蓄積用コン
デンサの電荷を前記点火コイルの１次コイルに放電させ
るように設けられた放電制御用半導体スイッチとを備え
たコンデンサ放電式の内燃機関用点火装置に係わるもの
である。

本考案においては、エキサイタコイルに対して並列に接
続された昇圧用半導体スイッチと、エキサイタコイルの
正の半サイクルの出力で前記昇圧用半導体スイッチにト
リガ信号を与えるトリガ信号供給回路と、昇圧用半導体
スイッチのトリガ信号入力端子間に対して並列に接続さ
れ、エキサイタコイルの正の半サイクルの出力により導
通信号が与えられて導通して昇圧用半導体スイッチに供
給されるトリガ信号を該昇圧用半導体スイッチから側路
するトリガ信号側路用スイッチと、ベースがピーク検出
用コンデンサを通してエキサイタコイルの一端に接続さ
れ、エキサイタコイルの正の半サイクルの出力でピーク
検出用コンデンサを通してベース電流が与えられて導通
するトランジスタスイッチと、トランジスタスイッチの
コレクタエミッタ間回路に対して直列に接続された遮断
位置調整用抵抗と、エキサイタコイルの正の半サイクル
の電圧のピーク位置よりも位相が遅れた位置で放電制御
用半導体スイッチのトリガ信号入力端子にトリガ信号を
与える点火位置決定用トリガ回路とを設けた。

上記トランジスタスイッチのコレクタエミッタ間回路と
遮断位置調整用抵抗との直列回路はトリガ信号側路用ス
イッチ素子のトリガ信号入力端子間に対して並列に接続
し、内燃機関の回転速度が設定値未満のときに前記トラ
ンジスタスイッチの導通時のコレクタエミッタ間電圧と
遮断位置調整用抵抗の両端の電圧との和の最大値がトリ
ガ信号側路用スイッチのトリガレベル未満に抑えられる
ように遮断位置調整用抵抗の抵抗値が設定した。

上記放電制御用半導体スイッチ及び昇圧用半導体スイッ
チは必ずしも個別に設ける必要はなく、放電制御用半導
体スイッチが昇圧用半導体スイッチを兼ねるようにする
こともできる。

［作用］ 機関が回転し、エキサイタコイルが正の半サイクルの出
力を発生すると、ピーク検出用コンデンサを通してトラ
ンジスタスイッチにベース電流が供給されるため、該ト
ランジタスイッチが導通する。設定回転速度以下の回転
速度においては、トランジスタスイッチと遮断位置調整
用抵抗との直列回路の両端の電圧がトリガ信号側路用ス
イッチ素子のトリガレベル未満になっているため、トリ
ガ信号側路用スイッチ素子は導通せず、昇圧用半導体ス
イッチにトリガ信号が与えられる。従って該半導体スイ
ッチが導通し、エキサイタコイルから昇圧用半導体スイ
ッチを通して電流が流れる。エキサイタコイルを流れる
電流がピークに達し、エキサイタコイルの両端の電圧が
ピークに達すると、ピーク検出用コンデンサの充電が終
了してトランジスタスイッチへのベース電流の供給が停
止されるため、該トランジスタスイッチが導通状態から
遮断状態になり、トリガ信号側路用スイッチに導通信号
が与えられる。これによりトリガ信号側路用スイッチが
導通して昇圧用半導体スイッチへのトリガ信号の供給を
阻止するため、該半導体スイッチが遮断状態になり、エ
キサイタコイルを流れていた電流を遮断する。この電流
の遮断によりエキサイタコイルに高い電圧が誘起し、該
電圧により点火エネルギー蓄積用コンデンサが充電され
る。

点火エネルギー蓄積用コンデンサが充電された後、点火
位置決定用トリガ回路から放電制御用半導体スイッチに
トリガ信号が与えられる。これにより該半導体スイッチ
が導通し、点火エネルギー蓄積用コンデンサの電荷を点
火コイルの１次コイルとを通して放電させる。この放電
により点火コイルの２次コイルに高電圧が発生し、点火
動作が行われる。

機関の回転速度が設定値を超えると、エキサイタコイル
の両端電圧がピークに達する位置よりも位相が進んだ位
置でトランジスタスイッチと遮断位置調整用抵抗との直
列回路の両端の電圧がトリガ信号側路用スイッのトリガ
レベルを超えるようになるため、エキサイタコイルの両
端の電圧がピークに達する位置よりも位相が進んだ位置
でトリガ信号側路用スイッチが導通して昇圧用半導体ス
イッチが遮断するようになる。従って機関の回転速度の
上昇に伴って昇圧用半導体スイッチに電流が流れる機関
が短くなっていき、最終的にはエキサイタコイルの正の
半サイクルの電圧が立ち上がるとほとんど同時にトリガ
信号側路用スイッチが導通して昇圧用半導体スイッチの
導通を阻止するようになる。この様な状態になると、エ
キサイタコイルの出力電圧は昇圧されず、エキサイタコ
イルの本来の出力電圧により点火エネルギー蓄積用コン
デンサが充電される。

上記のように、本考案の点火装置においては、機関の回
転速度が設定値以下のときにエキサイタコイルの両端の
電圧がピークに達する位置で昇圧用半導体スイッチを遮
断させてエキサイタコイルに点火エネルギー蓄積用コン
デンサを充電させるための電圧を誘起させるため、機関
の低速時にエキサイタコイルに誘起するコンデンサ充電
用の電圧を十分高くして低速時の点火性能を向上させる
ことができる。また設定回転速度を超えたときには、昇
圧用半導体スイッチの遮断位置を進めて最終的にはエキ
サイタコイルの本来の出力により点火エネルギー蓄積用
コンデンサを充電するため、昇圧用半導体スイッチを流
れる電流の平均値を小さくすることができる。従って常
にエキサイタコイルの両端電圧のピーク位置で昇圧用半
導体スイッチを遮断させる場合に比べて該半導体スイッ
チに必要な電流容量を小さくすることができ、該半導体
スイッチとして安価なものを用いることができる。

［実施例］ 以下添付図面を参照して本考案の実施例を説明する。

第１図は本考案の実施例を示したもので、同図において
１は１次コイル1a及び２次コイル1bを有する点火コイ
ル、２は機関の気筒に取り付けられ、点火コイルの２次
コイルに接続された点火プラグである。点火コイルの１
次コイル1a及び２次コイル1bの一端は共通接続されてい
る。

３は一端が１次コイル1aの他端に接続された点火エネル
ギー蓄積用コンデンサ、４はコンデンサ３の一端にカソ
ードが接続されたダイオード、５は機関に取り付けられ
た磁石発電機内に設けられてその一端がダイオード４の
アノードに接続され、他端が点火コイルの１次コイル1a
及び２次コイル1bの一端に接続されたエキサイタコイル
である。

６はコンデンサ３の他端と１次コイル1aの一端との間に
アノードをコンデンサ３側に向けて接続された放電制御
用半導体スイッチとしてのサイリスタで、このサイリス
タには点火位置決定用トリガ信号供給回路（図示せ
ず。）からトリガ信号VG2が与えられる。

７はドレイン及びソースがそれぞれダイオード４のアノ
ード及び１次コイル1aの一端に接続された電界効果トラ
ンジタで、本実施例ではこの電界効果トランジスタによ
り昇圧用半導体スイッチが構成されている。

電界効果トランジスタ７のゲート（トリガ信号入力端
子）には、ダイオード８ののカソードが接続され、ダイ
オード８のアノードとエキサイタコイル５の一端との間
に抵抗９が接続されている。またエキサイタコイル５→
抵抗９→ダイオード８→電界効果トランジスタ７のゲー
トソース間→エキサイタコイル５の回路により、エキサ
イタコイルの正の半サイクルの出力で電界効果トランジ
スタ（昇圧用半導体スイッチ）にトリガ信号を与えるト
リガ信号供給回路が構成されている。

10はダイオード８のアノードと１次コイル1aの一端との
間に、アノートをダイオード８側に向けて接続されたサ
イリスタである。サイリスタ10はトリガ信号側路用スイ
ッチ素子を構成するもので、このサイリスタ10が導通し
ている間は電界効果トランジスタ７に供給されようとす
るトリガ信号が該トランジスタ７から側路されるように
なっている。

11はサイリスタ10のゲートにカソードが接続されたダイ
オード、12はエミッタがエキサイタコイル５の他端に接
続されたNPNトランジスタからなるトランジスタスイッ
チである。トランジスタ12のコレクタは遮断位置調整用
抵抗13を通してダイオード11のアノードに接続され、ダ
イオード11のアノードとエキサイタコイルの一端との間
に抵抗14が接続されている。トランジスタ12のベースは
ピーク検出用コンデンサ15の一端に接続され、コンデン
サ15の他端は抵抗16を通してエキサイタコイル５の一端
に接続されている。トランジスタ12のベースとエキサイ
タコイル５の他端との間に抵抗17が接続されている。

次に第２図の波形図を参照して第１図の実施例の動作を
説明する。機関が回転すると、エキサイタコイル５が第
２図（Ａ）に示すような交流電圧VEを出力する。このエ
キサイタコイルの正の半サイクルの電圧（第１図に示し
た矢印方向の電圧VE）が立ち上がると抵抗16とピーク検
出用コンデンサ15とを通してトランジスタ12にベース電
流が供給される。このとき抗14とダイオード11とを通し
てサイリスタ10のゲートにもエキサイタコイルの出力が
印加される。しかしコンデンサ15はエキサイタコイルの
負の半サイクルの出力（図示の矢印と反対方向の電圧）
で抵抗17を通して図示の極性と逆の極性に充電されてい
るため、エキサイタコイルの正の半サイクルの電圧が立
ち上がったときにはほとんどの電流がコンデンサ15側に
流れ、サイリスタ10のゲート側にはとんど電流が流れな
い。従ってエキサイタコイルの正の半サイクルの出力電
圧が立ち上がったときにはトランジスタ12がサイリスタ
10よりも先に導通して該サイリスタ10の導通を阻止し、
エキサイタコイル５→抵抗９→ダイオード８→電界効果
トランジスタ７のゲートソース間→エキサイタコイル５
の経路で電界効果トランジスタにトリガ信号VG1（第２
図Ｂ参照）が与えられるのを許容する。これにより電界
効果トランジスタ７が導通し、エキサイタコイル５から
電界効果トランジスタ７を通して短絡電流が流れる。ト
ランジスタ12が導通すると、該トランジスタのコレクタ
エミッタ間及び遮断位置調整用抵抗13の両端に電圧降下
が生じ、これらの電圧の和の電圧VG3がダイオード11を
通してサイリスタ10のゲートカソード間に印加される。
機関の回転速度が設定値未満のときには、この電圧VG3
の最大値がサイリスタ10のトリガレベルに達しないよう
になっているため、この電圧VG3によりサイリスタ10が
トリガされることはない。エキサイタコイル５を流れる
短絡電流がピークに達して該エキサイタコイルの両端の
電圧がピークに達するとコンデンサ15の充電が終了する
ため、トランジスタ12にベース電流が供給されなくな
り、トランジスタ12が遮断状態になる。従ってエキサイ
タコイル５から抵抗14とダイオード11とを通してサイリ
スタ10に導通信号が与えられ、該サイリスタ10が導通し
て電界効果トランジスタ７に供給されるトリガ信号を該
電界効果トランジスタから側路する。そのため電界効果
トランジスタ７が遮断状態になり、エキサイタコイル５
から電界効果トランジスタ７を通して流れていた電流が
遮断される。これによりエキサイタコイル５に高い電圧
が誘起し、この電圧により、エキサイタコイル５→ダイ
オード４→コンデンサ３→１次コイル1a→エキサイタコ
イル５の経路で点火エネルギー蓄積用コンデンサ３が図
示の極性に充電される。このコンデンサ３の電圧を第２
図（Ｃ）に実線で示してある。

エキサイタコイル５に図示の矢印と反対方向の負の半サ
イクルの電圧が誘起すると、コンデンサ15が、コンデン
サ５→抵抗16→エキサイタコイル５→抵抗17→コンデン
サ15の経路で図示と逆方向の極性に充電される。またこ
の間にサイリスタ６のゲートにトリガ信号VG2（第２図
Ｄ参照）が与えられて該サイリスタ６が導通し、コンデ
ンサ３の電荷がサイリスタ６及び点火コイルの１次コイ
ル1aを通して放電する。これにより点火コイルの２次コ
イル1bに高電圧を誘起し、点火プラグ２に火花が生じて
機関が点火される。

上記のように、機関の回転速度が設定値未満のときに
は、エキサイタコイルの両端の電圧がピークに達する位
置で電界効果トランジスタ７が遮断するため、エキサイ
タコイルに十分高い電圧が誘起し、点火エネルギー蓄積
用コンデンサ３は十分に高い電圧まで充電される。従っ
て機関の低速時の点火性能が向上する。

機関の回転速度が設定値に達すると、トランジスタ12の
導通時のコレクタエミッタ間電圧と遮断位置調整用抵抗
13の両端電圧との和の電圧のピーク値がサイリスタ10の
トリガレベルに達するようになる。従って回転速度が設
定値を超えると、サイリスタ10がトリガされる位置はエ
キサイタコイルの両端電圧がピークに達する位置よりも
進んでいき、電界効果トランジスタ７が遮断する位置が
進んでいく。従ってコンデンサ３の充電が行われる位置
は第２図（Ｃ）に破線で示したように進んでいく。最終
的にはエキサイタコイルの正の半サイクルの出力電圧が
立ち上がるのとほとんど同時にサイリスタ10が導通して
昇圧用半導体スイッチの導通を阻止するようになり、エ
キサイタコイルの出力電圧は昇圧されなくなる。この状
態では第２図（Ｃ）に鎖線で示したようにエキサイタコ
イルの本来の出力電圧によりコンデンサ３が充電される
ようになる。機関の高速時にはエキサイタコイルの出力
電圧が十分に高くなっているため、このようにエキサイ
タコイルの本来の出力電圧によりコンデンサ３を充電す
るようにしても点火動作には何等支障を来さない。

上記の実施例では、ピーク検出用コンデンサ15を図示と
逆方向の極性に充電するためにトランジスタ12のベース
とエキサイタコイル５の他端との間に抵抗17を接続した
が、第３図に示すようにトランジスタ12のベースとエキ
サイタコイル５の他端との間にアノードをエキサイタコ
イル側に向けたダイオード18を接続して、コンデンサ15
→抵抗16→エキサイタコイル５→ダイオード18→コンデ
ンサ15の経路でコンデンサ15を逆方向に充電するように
しても良い。

上記の実施例において、放電制御用スイッチを構成する
サイリスタ６にトリガ信号VG2を与える回路は、ピーク
検出用コンデンサ15の充電の終了によりトランジスタ12
が遮断する位置（エキサイタコイルの両端の電圧がピー
クに達する位置）よりも位相が遅れた位置で半導体スイ
ッチにトリガ信号を与える回路であれば良い。例えばエ
キサイタコイル５の負の半サイクルの出力によりサイリ
スタ６に点火位置決定用のトリガ信号を与えるように構
成することもでき、またエキサイタコイル以外の他の信
号源からサイリスタ６にトリガ信号を供給するように構
成することもできる。

上記の実施例では、エキサイタコイルの通電電流の遮断
を行う昇圧用のスイッチ素子と点火エネルギー蓄積用コ
ンデンサの放電を行う放電用のスイッチ素子とを個別に
設けているが、放電制御用半導体スイッチが昇圧用半導
体スイッチを兼ねるようにすることもできる。この場
合、例えば第１図においてサイリスタ６を外し、ダイオ
ード４を電界効果トランジスタ７のドレインと抵抗９と
の間に挿入した上で、電界効果トランジスタ７のゲート
に点火位置決定用トリガ信号を与える回路を設ければ良
い。このように構成した場合には、電界効果をトランジ
スタ７が放電制御用半導体スイッチを兼ねることにな
り、構成を簡単にすることができる。

上記の例では、昇圧用半導体スイッチとして電界効果ト
ランジスタを用いたが、ゲートターンオフサイリスタ
や、バイポーラ型のトランジスタ等の他の半導体スイッ
チを用いることもできる。

また上記の例ではトリガ信号側路用スイッチ素子として
サイリスタ10を用いたが、このサイリスタに代えてトラ
ンジスタを用いることもできる。

［考案の効果］ 以上のように、本考案によれば、機関の回転速度が設定
値以下のときにエキサイタコイルの両端の電圧がピーク
に達する位置で昇圧用半導体スイッチを遮断させてエキ
サイタコイルに点火エネルギー蓄積用コンデンサを充電
させるための電圧を誘起させるようにしたため、機関の
低速時にエキサイタコイルに誘起するコンデンサ充電用
の電圧を十分高くして低速時の点火性能を向上させるこ
とができる利点がある。

また設定回転速度を超えたときには、昇圧用半導体スイ
ッチの遮断位置を進めて最終的にエキサイタコイルの本
来の出力により点火エネルギー蓄積用コンデンサを充電
するようにしたため、昇圧用半導体スイッチを流れる電
流の平均値を小さくして、常にエキサイタコイルの両端
電圧のピーク位置で昇圧用半導体スイッチを遮断させる
場合に比べて該半導体スイッチに必要な電流容量を小さ
くすることができ、該半導体スイッチとして安価なもの
を用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す回路図、第２図は第１図
の各部の電圧波形を示す波形図、第３図は本考案の他の
実施例の要部を示した回路図である。 １……点火コイル、２……点火プラグ、３……点火エネ
ルギー蓄積用コンデンサ、4,8,11,18……ダイオード、
５……エキサイタコイル、７……電界効果トランジスタ
（半導体スイッチ）、9,13,14,16,20……抵抗、10……
サイリスタ（トリガ信号側路用スイッチ素子）、12……
トランジスタ、15……ピーク検出用コンデンサ。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】点火コイルと、内燃機関に取り付けられた
   磁石発電機内に設けられたエキサイタコイルと、前記点
   火コイルの１次側に設けられて前記エキサイタコイルの
   誘起電圧により充電される点火エネルギー蓄積用コンデ
   ンサと、導通した際に前記点火エネルギー蓄積用コンデ
   ンサの電荷を前記点火コイルの１次コイルに放電させる
   ように設けられた放電制御用半導体スイッチとを備えた
   コンデンサ放電式の内燃機関用点火装置において、 前記エキサイタコイルに対して並列に接続された昇圧用
   半導体スイッチと、 前記エキサイタコイルの正の半サイクルの出力で前記昇
   圧用半導体スイッチにトリガ信号を与えるトリガ信号供
   給回路と、 前記昇圧用半導体スイッチのトリガ信号入力端子間に対
   して並列に接続され、前記エキサイタコイルの正の半サ
   イクルの出力により導通信号が与えられて導通して前記
   昇圧用半導体スイッチに供給されるトリガ信号を該昇圧
   用半導体スイッチから側路するトリガ信号側路用スイッ
   チと、 ベースがピーク検出用コンデンサを通して前記エキサイ
   タコイルの一端に接続され、前記エキサイタコイルの正
   の半サイクルの出力で前記ピーク検出用コンデンサを通
   してベース電流が与えられて導通するトランジスタスイ
   ッチと、 前記トランジスタスイッチのコレクタエミッタ間回路に
   対して直列に接続された遮断位置調整用抵抗と、 前記エキサイタコイルの正の半サイクルの電圧のピーク
   位置よりも位相が遅れた位置で前記放電制御用半導体ス
   イッチのトリガ信号入力端子にトリガ信号を与える点火
   位置決定用トリガ回路とを具備し、 前記トランジスタスイッチのコレクタエミッタ間回路と
   遮断位置調整用抵抗との直列回路か前記トリガ信号側路
   用スイッチ素子のトリガ信号入力端子間に対して並列に
   接続され、 内燃機関の回転速度が設定値未満のときに前記トランジ
   スタスイッチの導通時のコレクタエミッタ間電圧と前記
   遮断位置調整用抵抗の両端の電圧との和の最大値が前記
   トリガ信号側路用スイッチのトリガレベル未満に抑えら
   れるように前記遮断位置調整用抵抗の抵抗値が設定され
   ていることを特徴とする内燃機関用点火装置。
2. 【請求項２】前記放電制御用半導体スイッチが前記昇圧
   用半導体スイッチを兼ねていることを特徴とする請求項
   １に記載の内燃機関用点火装置。