JPH0726604B2 - 内燃機関用点火装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、進角機能を備えた内燃機関用点火装置に関す
るものである。

［従来の技術］ 内燃機関を効率良く運転するためには、多くの場合、回
転速度の上昇に応じて点火位置を進角させる特性を有す
る点火装置が必要になり、点火位置の進角幅は機種によ
り異なるのが普通である。

ところで、進角特性を有する内燃機関用点火装置とし
て、機関の最大進角位置及び最小進角位置でそれぞれ第
１及び第２の信号を発生する信号コイルと、この信号コ
イルの出力を入力として最大進角位置と最小進角位置と
の間で回転速度に応じて発生位置が適宜に変化する点火
信号を発生する点火位置制御回路とを備えたものが知ら
れている。この種の点火装置では、信号コイルが発生す
る第１の信号及び第２の信号によりそれぞれ最大進角位
置及び最小進角位置が定められ、第１の信号が発生して
から第２の信号が発生するまでの区間が進角幅となる。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記のように、従来の内燃機関用点火装置では、信号コ
イルが第１の信号を発生してから第２の信号を発生する
までの角度幅が進角幅となるため、内燃機関が要求する
進角幅が異なる毎に信号発電機の構成を変える必要があ
り、信号発電機を種々の特性の内燃機関用点火装置に共
用することができなかった。そのため必要とされる進角
幅が異なる毎に信号発電機を作り変える必要があり、点
火装置のコストが高くなるという問題があった。

本発明の目的は、１種類の信号発電機で種々の進角幅を
得ることができるようにした内燃機関用点火装置を提供
することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、半導体スイッチの動作により点火コイルの１
次電流を急変させて該点火コイルの２次側に点火用の高
電圧を発生させる点火回路と、内燃機関の第１の回転角
度位置でスレショールドレベル以上になる第１の信号と
該第１の回転角度位置より位相が遅れた第２の回転角度
位置でスレショールドレベル以上になる第２の信号とを
発生する信号コイルと、第１及び第２の信号を入力とし
て第１の回転角度位置と第２の回転角度位置との間で半
導体スイッチを動作させるための点火信号を発生する点
火位置制御回路とを備えた内燃機関用点火装置におい
て、進角幅を電気的に調整し得るようにしたものであ
る。

そのため本発明においては、上記点火位置制御回路が下
記の要素により構成されている。

イ．第１の積分コンデンサを第１の回転角度位置から該
第１の積分コンデンサの端子電圧が設定値に達する位置
まで第１の充電電流で初期充電する初期積分動作と該第
１の積分コンデンサの端子電圧が設定値に達した位置か
ら該第１の積分コンデンサを第１の充電電流より小さい
第２の充電電流で追加充電する追加積分動作とを行う第
１の積分回路。

ロ．第２の積分コンデンサを各第２の回転角度位置から
一定の時定数で充電する積分動作を行う第２の積分回
路。

ハ．第１の積分コンデンサの両端に得られる第１の積分
電圧と第２の積分コンデンサの両端に得られる第２の積
分電圧とを比較して第１の積分電圧が第２の積分電圧を
超えた時に点火信号を発生する点火信号発生回路。

ニ．第１の積分電圧が第２の積分電圧を超えた位置から
第２の回転角度位置までの間に第１の積分コンデンサ及
び第２の積分コンデンサをそれぞれ放電させるリセット
回路。

［発明の作用］ 上記のように構成すると、初期積分動作が行われている
期間における第１の積分コンデンサの端子電圧が第２の
積分コンデンサの端子電圧に等しくなる角度が、第１の
積分コンデンサの第１及び第２の充電電流と第２の積分
コンデンサの充電電流とにより定まり、回転数（rpm）
には無関係になる。即ち第１の積分回路の初期積分動作
が行われている期間における第１の積分コンデンサの端
子電圧が第２の積分電圧に等しくなる位置が最大進角位
置となり、この最大進角位置は、第１の積分コンデンサ
の第１及び第２の充電電流と第２の積分コンデンサの充
電電流とにより適宜に設定することができる。従って信
号コイルが設けられる信号発電機の構成を変えることな
く、進角幅を変えることができる。

［実施例］ 以下添附図面を参照して本発明の実施例を説明する。

［Ｉ］第１図の実施例の構成 a.点火回路４ 第１図は本発明の一実施例の基本構成を示したもので、
同図において、１は一端が共通接続された１次コイル1a
及び２次コイル1bを有する点火コイル、２は図示しない
機関の気筒に取付けられて点火コイルの２次コイルの他
端に非接地側端子が高圧コードを介して接続された点火
プラグである。点火コイル１の１次コイル及び２次コイ
ルの一端の共通接続点はエミッタを接地した１次電流制
御用半導体スイッチとしてのトランジスタ３のコレクタ
に接続され、１次コイルの他端1a1は負極端子が接地さ
れた図示しないバッテリの正極端子に接続されている。
なおこの例のトランジスタ３としてはダーリントン接続
された複合トランジスタが用いられている。上記点火コ
イル１と点火プラグ２とトランジスタ３とにより点火回
路４が構成されている。

上記点火回路において、トランジスタ（以下半導体スイ
ッチとも言う。）３は、後述する制御回路により機関の
点火位置より位相が進んだ位置で図示しない電源から抵
抗Rsを通してベース電流が与えられて導通状態にされ、
点火位置で該ベース電流が遮断されてトランジスタ３が
遮断状態にされる。トランジスタ３が遮断状態にされる
と、それまで点火コイルの１次コイル1aとトランジスタ
３のコレクタエミッタ間とを通して流れていた１次電流
が遮断されるため、該１次コイルに１次電流を流し続け
ようとする向きの高い電圧が誘起する。この時点火コイ
ルの鉄心中に大きな磁束変化が生じ、この磁束変化によ
り２次コイルに高電圧が誘起する。この高電圧は点火プ
ラグ２に印加されるため、該点火プラグに火花放電が生
じ、機関が点火される。すなわち、この例の点火回路に
おいては、半導体スイッチ３が遮断動作を行う位置が点
火位置となる。

上記トランジスタ（半導体スイッチ）３を制御する制御
回路は、信号コイル５と、矩形波発生回路６と、パルス
整形回路７と、第１の積分回路８と、第２の積分回路９
と、リセット回路10と、点火信号発生回路11とからなっ
ている。以下これらの各部を説明する。

b.信号コイル５ 信号コイル５は機関の回転に同期して回転する信号発電
機内に配置され、その一端は接地されている。信号コイ
ル５は第２図Ａに示すように機関の第１の回転角度位置
θ１及び第１の回転角度位置よりも位相が遅れた第２の
回転角度位置θ２でそれぞれスレショールドレベルVtを
超える第１の信号Vs1及び第２の信号Vs2を発生する。尚
第２図の横軸には機関の回転角度をとってあり、第１の
回転角度位置及び第２の回転角度位置等の各位置の角度
は機関の上死点TDCから進角側に測っている。

なおこの種の点火装置においては、機関の回転速度が極
めて低い時に、第２の信号Vs2の方が第１の信号Vs1より
大きいように設定され、機関の始動操作が行われた時に
先ず第２の信号が第１の信号よりも先にスレショールド
レベル以上になるようになっている。

b.矩形波発生回路６ 矩形波発生回路６は信号コイル５の出力を入力として、
第２図Ｂに示したように第１の回転角度位置から第２の
回転角度位置まで持続する矩形波信号Vqを出力し、パル
ス整形回路７は第２図Ｃに示したように第２の信号Vs2
を整形して第２の回転角度位置θ２で立上るパルスVpを
出力する。

c.第１の積分回路８ 第１の積分回路８は第１の積分コンデンサ8aと、初期充
電回路8Aと追加充電回路8Bとを備えていて、第１の積分
コンデンサ8aを第１の回転角度位置θ１から該第１の積
分コンデンサ8aの端子電圧が設定値Voに達する位置θｘ
まで第１の充電電流I11で初期充電する初期積分動作
と、該第１の積分コンデンサ8aの端子電圧が設定値に達
した位置から該第１の積分コンデンサを第１の充電電流
I11より小さい第２の充電電流I12で追加充電する追加積
分動作とを行う。

d.第２の積分回路９ 第２の積分回路９は、第２の積分コンデンサ9aと定電流
I2でコンデンサ9aを充電する充電回路9Aとを備えてい
て、第２の積分コンデンサを各第２の回転角度位置θ２
から一定の時定数で充電する積分動作を行う。

e.リセット回路10 リセット回路10は、第１の積分コンデンサ8aの端子電圧
が第２の積分コンデンサの端子電圧を超えた位置から第
２の回転角度位置θ２までの間に第１の積分コンデンサ
8a及び第２の積分コンデンサ8bをそれぞれ放電させる回
路で、この例では、第２の回転角度位置θ２で立上るパ
ルス信号Vpを入力として、第２の回転角度位置θ２で第
１及び第２の積分コンデンサ8a及び9aを略瞬時に放電さ
せるようになっている。従って第１の積分コンデンサ8a
の両端に得られる第１の積分電圧Vc1は第２図Ｄに実線
で示したような波形になり、第２の積分コンデンサ9aの
両端に得られる第２の積分電圧Vc2の波形は第２図Ｄに
破線で示したようになる。

尚第１及び第２の積分コンデンサの端子電圧は点火動作
を行わせるべく半導体スイッチ３を動作（上記の例では
遮断動作）させる位置を定める信号を発生させるために
用いられるものであって、該信号が発生した後は必要が
なくなるので、第１及び第２の積分回路のリセットは必
ずしも第２の回転角度位置で行わなくても良い。従って
リセット回路10は、第１の積分電圧Vc1が第２の積分電
圧Vc2を超えた位置から第２の回転角度位置θ２までの
間に第１の積分コンデンサ8a及び第２の積分コンデンサ
8bをそれぞれ放電させる回路であればよい。

f.点火信号発生回路11 点火信号発生回路11は第１の積分コンデンサ8aの両端に
得られる第１の積分電圧Vc1と第２の積分コンデンサ9a
の両端に得られる第２の積分電圧Vc2とを比較する比較
器11aからなっていて、比較器11aの出力電圧V11は第２
図Ｅに示したように第１の積分電圧Vc1が第２の積分電
圧Vc2以上になった時に零になって（比較器11aの出力端
子が接地状態になって）、半導体スイッチ３を遮断動作
させるようになっている。

尚本実施例では、点火回路４の半導体スイッチ３が遮断
動作した時に点火動作が行われるため、比較器11aは第
１の積分電圧Vc1が第２の積分電圧Vc2以上になった時に
第２図Ｅに示すようにその出力電圧V11が零になるよう
になっているが、点火回路の半導体スイッチが導通する
ことにより点火動作が行われる場合には、第１の積分電
圧Vc1が第２の積分電圧Vc2以上になった時に比較器11a
の出力端子が非接地状態になる（比較器11aの出力電圧
が高レベルになる）ようにすればよい。

［II］第１図の実施例の動作 第２図（Ｄ）に示した波形a,b及びｃはそれぞれ機関の
回転数ＮがNa,Nb及びNc（Na＜Nb＜Nc）のときの第１の
積分電圧Vc1の回転角度θに対する変化を示し、波形
ａ′,b′及びｃ′はそれぞれ機関の回転数ＮがNa,Nb及
びNcのときの第２の積分電圧Vc2の回転角度θに対する
変化を示している。ここで回転数Nbは、進角が終了する
回転数（進角終了回転数）である。機関の回転数Ｎ（rp
m）が低い時には、第２の積分コンデンサ9aを充電する
時間が充分長いため、第１の積分電圧Vc1は第２の回転
角度位置（最小進角位置）θ２に至っても第２の積分電
圧Vc2以上になることができない。この状態でトランジ
スタ３を遮断状態にして点火動作を行わせる方法は数多
くあるが、第１図の例では、例えばリセット回路10にお
いて第１の積分コンデンサ8aの放電を第２の積分コンデ
ンサ9aの放電より若干遅くするようにコンデンサ8a及び
9aの放電時定数を設定しておくと、第２の回転角度位置
θ２で比較器11aの出力電圧を零にして点火動作を行わ
せることができる。更に比較器11aの両入力電圧が零の
時に該比較器11aの出力端子が接地状態になるように比
較器を構成することによっても低速時に第２の回転角度
位置で点火動作を行わせることができる。

また第１図には示してないが、第２の回転角度位置θ２
で立上るパルス信号Vpにより導通するスイッチ回路をト
ランジスタ３のベースエミッタ間に対して並列に設け
て、該スイッチ回路の導通によりトランジスタ３を遮断
させることにより、低速時の点火動作を第２の回転角度
位置で行わせるようにすることもできる。

機関が１回転する間に第２の積分コンデンサ9aが充電さ
れる時間は、機関の回転数Ｎ（rpm）の上昇に伴って短
くなっていくため、第２の積分電圧Vc2は回転数の上昇
に伴って低くなっていく。従って機関の回転数が上昇し
ていくと、やがて第２図（Ｄ）に示した波形a,a′のよ
うに、第２の回転角度位置よりも進んだ位置θｉで第１
の積分電圧Vc1の追加充電期間の緩傾斜部分が第２の積
分電圧Vc2以上になるようになる。このような状態にな
ると、第２の回転角度位置θ２よりも位相が進んだ位置
θｉで点火動作が行なわれるようになり、点火位置は回
転数の上昇に伴って進角していく。

点火位置が進角していくと、やがて第２図（Ｄ）の波形
b,b′のように、第１の積分電圧Vc1の初期充電期間の急
傾斜部分が第２の積分電圧Vc2に等しくなる位置θｍで
点火動作が行なわれるようになる。一般に２つのコンデ
ンサをそれぞれの電荷が零の状態から充電することによ
り得た２つの積分電圧を比較した場合、両積分電圧が等
しくなる回転角度位置は回転数の如何に係わりなく一定
になるので、第１の積分電圧Vc1の初期充電時の急傾斜
部分が第２の積分電圧Vc2に一致する位置θｍは、回転
数の如何に係わりなく一定になり、回転数がNbよりも更
に上昇しても（例えばＮ＝Ncとなっても）、Vc1＝Vc2と
なる位置（点火位置）はθｍ（一定）のままとなる。従
ってこのθｍの位置が最大進角位置となる。

この場合、最大進角位置θｍは、以下に示すように、第
１の積分コンデンサの充電電流I11及びI12と第２の積分
コンデンサの充電電流I2とコンデンサ8a及び9aの静電容
量とにより決定される。

上記の実施例において第１の積分コンデンサ8a及び第２
の積分コンデンサ9aの静電容量をそれぞれC1及びC2と
し、第１の回転角度位置θ１から第２の回転角度位置θ
２までの角度幅をα、第１の積分コンデンサ8aの充電開
始時刻から測った時間をｔ、機関の回転数をＮとする
と、Ｏ＜ｔ≦to（toは第１の積分コンデンサ8aの充電開
始後該コンデンサ8aの端子電圧が設定値Voに達するまで
の時間）の期間の第１及び第２の積分電圧Vc1及びVc2は
下記の式で与えられる。

Vc1＝（I11＋I12）（t/C1） …（１） Vc2＝（I2/C2）（Ａ＋ｔ） …（２） 但し、 Ａ＝（360−α）／（6N） …（３） ここでVc1＝Vc2となる時間tmを求めると、 tm＝（I2×Ａ）/B …（４） 但し、 Ｂ＝（C2/C1）（I11＋I12）−I2 …（５） 上記tmを角度θｍに変換すると、 θｍ＝6Nt＝I2（360−α）/B …（６） これより、角度θｍは回転数Ｎと無関係に一定で、第１
及び第２の充電電流I11及びI12と、充電電流I2と、コン
デンサ8a及び9aの静電容量C1及びC2とにより定まること
がわかる。すなわち、I11,I12とI2とを適宜に選ぶこと
に角度θｍの位置を適宜に設定して進角幅を変化させる
ことができる。

また進角終了回転数Nbは、ｔ＝toで第２の積分電圧Vc2
が設定電圧Voに等しくなる回転数であるから、Ｎ＝Nbと
して、Vc2＝Voとおくと、 （I2/C2）（Ａ′＋to）＝Vo …（７） 但し、 Ａ′＝（360−α）／（6Nb） …（８） また（１）式より、 （I11＋I12）（to/C1）＝Vo …（９） （８）ないし（９）式よりNbを求めると、 Nb＝（360−α）／（6VoK） …（10） 但し、 Ｋ＝（C2/I2）−｛C1/（I11＋I12）｝ …（11） これより、進角終了回転数Nbは任意に決定できることが
分る。

［III］第３図の実施例の構成 次に第３図によって本発明の更に具体的な実施例を説明
する。この実施例では、点火回路４のトランジスタ３が
導通する角度（点火コイルの１次電流の通電角）を制御
するために第３の積分回路12と比較回路13とが追加され
ている。この実施例の各部の構成は下記の通りである。

a.パルス整形回路７ パルス整形回路７は、カソードが信号コイル５の非接地
側端子に接続されたダイオード7aと、該ダイオード7aの
アノードに一端が接続され他端が共通接続されたコンデ
ンサ7b及び抵抗7cと、コンデンサ7b及び抵抗7cの他端の
共通接続点にベースが接続されエミッタが接地された波
形整形用スイッチとしてのNPNトランジスタ7dと、トラ
ンジスタ7dのベースと接地間にアノードを接地側に向け
て接続されたダイオード7eと、トランジスタ7dのベース
及びコレクタにそれぞれ一端が接続された抵抗7f及び7g
とからなっている。

このパルス整形回路７においては、信号コイル５が発生
する第２の信号Vs2が第２の回転角度位置でスレショー
ルドレベル以上になった時にダイオード7eの両端に生じ
る電圧降下によりトランジスタ7dが極短時間遮断状態に
なり、第２の回転角度位置θ２でトランジスタ7dのコレ
クタエミッタ間にパルス信号Vpが出力される。

b.矩形波発生回路６ 矩形波発生回路６は、アノードが信号コイル５の非接地
側端子に接続されたダイオード6aと、該ダイオード6aの
カソードに一端が接続され他端が共通接続されたコンデ
ンサ6b及び抵抗6cと、ベースが抵抗6dを介してコンデン
サ6b及び抵抗6cの共通接続点に接続されエミッタが接地
されたNPNトランジスタ6eと、ベースが抵抗6gを介して
トランジスタ6eのコレクタに接続されたPNPトランジス
タ6hと、トランジスタ6hのベースエミッタ間に接続され
た抵抗6iと、トランジスタ6hのコレクタと接地間に接続
された信号蓄積用コンデンサ6jと、エミッタが接地され
コレクタがトランジスタ6hのコレクタに接続されたNPN
トランジスタ6kと、トランジスタ6kのベースに一端が接
続された抵抗6mとからなり、トランジスタ6hのエミッタ
は図示しない直流定電圧電源の出力端子に、またトラン
ジスタ6kのベースは抵抗6mを通してパルス整形回路７の
トランジスタ7dのコレクタ（パルス整形回路７の出力端
子）にそれぞれ接続されている。

この矩形波信号発生回路６においては、信号コイル５が
第１の回転角度位置で第１の信号Vs1を発生すると、該
第１の信号Vs1が所定のスレショールドレベルVt以上に
なっている期間トランジスタ6eがトリガされてトランジ
スタ6hが導通し、該トランジスタ6hのコレクタエミッタ
間を通して信号蓄積用コンデンサ6jが図示の極性に電源
電圧E1まで瞬時に充電される。パルス整形回路７のトラ
ンジスタ7dのコレクタにパルス信号Vpが得られるとトラ
ンジスタ6kが導通するためコンデンサ6jが該トランジス
タ6kのコレクタエミッタ間を通して瞬時に放電する。従
って信号蓄積用コンデンサ6jの両端には第４図Ｂに示し
たように、第１の回転角度位置θ１から第２の回転角度
位置θ２まで持続する波高値がＥの矩形波信号電圧Vqが
得られる。

c.第１の積分回路８ 次に第１の積分回路８は、第１の積分コンデンサ8aと、
抵抗8b,8cの直列回路からなる分圧回路と、トランジス
タ8dと、スピードアップコンデンサ8eと、抵抗8f及び8g
とからなり、抵抗8b,8cからなる分圧回路は信号蓄積用
コンデンサ6jの両端に並列接続されている。トランジス
タ8dのベースは分圧回路の分圧点に接続され、コレクタ
は抵抗8gを介して信号蓄積用コンデンサ6jの非接地側端
子に接続されている。スピードアップコンデンサ8eはト
ランジスタ8dのベースコレクタ間に接続され、トランジ
スタ8dのコレクタエミッタ間に抵抗8fが接続されてい
る。第１の積分コンデンサ8aはトランジスタ8dのエミッ
タと接地間に接続され、信号蓄積用コンデンサ6jの両端
に得られる矩形波信号電圧Vqにより、抵抗8gとトランジ
スタ8cのコレクタエミッタ間及び抵抗8fを通して第１の
積分コンデンサ8dが充電されるようになっている。

すなわち、信号蓄積用コンデンサ6jの両端に矩形波信号
電圧Vqが発生すると、トランジスタ8dにベース電流が流
れて該トランジスタ8dが導通し、抵抗8gとトランジスタ
8dのコレクタエミッタ間と抵抗8fとを通して第１の積分
コンデンサ8aが第１の充電電流I11で図示の極性に充電
されて初期積分動作が行われる。第１の積分コンデンサ
8aの端子電圧がコンデンサ6jの両端電圧Vqを抵抗8b及び
8cにより分圧して得た設定電圧（抵抗8cの両端電圧）Vo
に達するとトランジスタ8dにベース電流が流れなくなっ
て該トランジスタ8dが遮断するため、それ以後はコンデ
ンサ6jの端子電圧で抵抗8fを通してコンデンサ8aが第２
の充電電流I12（＜I11）で追加充電されて追加積分動作
が行われる。第１の積分コンデンサ8aの両端に得られる
第１の積分電圧Vc1の波形は第４図Ｅに実線で示したよ
うになる。

尚本実施例において信号蓄積用コンデンサ6jの両端に得
られる電圧Vqを抵抗8b,8cにより分圧して得る設定電圧V
oの大きさは、電圧Vqの波高値をＥ、抵抗8b及び8cの抵
抗値をそれぞれR1及びR2とすると下記の式で与えられ
る。

Vo＝（ER2）／（R1＋R2） …（12） d.第２の積分回路９ 第２の積分回路９は、一端が接地された第２の積分コン
デンサ9aと、コンデンサ9aの非接地側端子と図示しない
直流定電圧電源の出力端子との間に接続された抵抗9bと
からなっている。

この第２の積分回路９のコンデンサ9aは図示しない直流
定電圧電源の出力により抵抗9bを通して一定の時定数で
充電され、該コンデンサ9aの両端に第４図Ｄ及びＥに破
線で示したような第２の積分電圧Vc2が得られる。

e.リセット回路10 リセット回路10は、第１の積分回路用リセット回路10A
と第２の積分回路用リセット回路10Bとからなってい
る。第１の積分回路用リセット回路10Aは、エミッタが
接地されコレクタが第１の積分コンデンサ8aの非接地側
端子に接続されたリセット用トランジスタ（NPNトラン
ジスタ）10aと、トランジスタ10aのベースに一端が接続
され、他端がトランジスタ7dのコレクタに接続された抵
抗10bとからなり、第２の回転角度位置θ２でパルス信
号Vpが発生した時にトランジスタ10aが導通して第１の
積分コンデンサ8aを瞬時に放電させる。従って第１の積
分コンデンサ8aの両端に得られる第１の積分電圧Vc1は
第４図Ｅに示したように第２の回転角度位置θ２で零に
なる。

また第２の積分回路用リセット回路10Bは、コレクタが
コンデンサ9aの非接地側端子に接続されエミッタが接地
された放電用トランジスタ（NPNトランジスタ）10cと、
トランジスタ10cのベースとトランジスタ7dのコレクタ
との間に接続された抵抗10dとからなり、第２の回転角
度位置θ２でパルス信号Vpが発生した時にトランジスタ
10cが導通して第２の積分コンデンサ9aを瞬時に放電さ
せる。従って第４図Ｄ及びＥに示したように第２の積分
電圧Vc2は第２の回転角度位置θ２で零になる。

f.第３の積分回路12 第３の積分回路12は、一端が接地された第３の積分コン
デンサ12aと、コレクタがコンデンサ12aの非接地側端子
に接続されエミッタが接地された放電用トランジスタ
（NPNトランジスタ）12bと、トランジスタ12bのベース
に一端が接続された抵抗12cと、トランジスタ12bのベー
スエミッタ間に接続された抵抗12dと、抵抗12cの他端と
信号蓄積用コンデンサ6jの非接地側端子との間に接続さ
れたコンデンサ12eと、第３の積分コンデンサ12aの非接
地側端子に一端が接続された抵抗12hと、抵抗12hの他端
にカソードが接続されアノードが信号蓄積用コンデンサ
6jの非接地側端子に接続されたダイオード12iとからな
り、第３の積分コンデンサ12aは信号蓄積用コンデンサ6
jの両端の電圧Vqによりダイオード12iと抵抗12hとを通
して一定の時定数で充電される。

この実施例では、抵抗12c,12dとコンデンサ12eとにより
微分回路12gが構成されている。この微分回路12gは信号
蓄積用コンデンサ6jの両端に得られる矩形波信号Vqの立
上がりを微分してパルス電流Ifを出力し、該パルス電流
が発生している間トランジスタ12bを導通させて第３の
積分コンデンサ12aを放電させる。第３の積分コンデン
サ12aの両端に得られる第３の積分電圧Vc3の波形は第４
図Ｄに実線で示したようになる。

g.点火信号発生回路11 点火信号発生回路11は、ICからなる電圧比較器11aから
なり、比較器11aの出力端子はトランジスタ３のベース
に接続されている。比較器11aの逆相入力端子には第１
の積分コンデンサ8aの両端に得られる第１の積分電圧Vc
1が入力され、比較器11aの正相入力端子には第２の積分
コンデンサ9aの両端に得られる第２の積分電圧Vc2が入
力されている。

h.比較回路13 比較回路13は、ICからなる電圧比較器13aと、比較器13a
の出力端子と電源端子との間に接続された外付抵抗Rsと
からなり、比較器13aの出力端子は点火回路のトランジ
スタ３のベース（制御信号入力端子）に接続されてい
る。比較器13aの逆相入力端子には第３の積分コンデン
サ12aの両端に得られる第３の積分電圧Vc3が入力され、
比較器13aの正相入力端子には第２の積分コンデンサ9a
の両端に得られる第２の積分電圧Vc2が入力されてい
る。

i.自然発火防止用抵抗14 本実施例においては、第３の積分回路12の抵抗12hとダ
イオード12iとの接続点とパルス整形回路７のトランジ
スタ7dのコレクタとの間に自然発火防止用抵抗14が接続
され、トランジスタ7dが導通している時に、第３の積分
コンデンサ12aから抵抗12h及び14を経てトランジスタ7d
に至る回路により、コンデンサ12aの放電回路が構成さ
れるようになっている。上記抵抗14の抵抗値は、定常動
作時に第３の積分コンデンサ12aの正常な充電が妨げら
れることが無いように充分大きな値に設定されている。

［IV］第３図の実施例の動作 a.正常な始動操作が行われる場合の動作 機関の正常な操作では図示しない電源スイッチを閉じた
後直ちに機関の始動操作が行われる。機関の始動操作が
行われると信号コイル５が第１及び第２の信号Vs1及びV
s2を出力する。機関の極低速時においては第１の信号Vs
1がスレショールドレベル以上にならず、第２の信号Vs2
のみがスレショールドレベル以上になるように設定され
ている。従って機関の極低速時には矩形波発生回路６の
トランジスタ6eをトリガし得る大きさの信号を得ること
ができない。

パルス整形回路７においては、図示しない電源から抵抗
7fを通してトランジスタ7dにベース電流が流れて該トラ
ンジスタ7dが導通している。第２の信号Vs2が発生する
と、パルス整形回路７のダイオード7e、抵抗7c及びコン
デンサ7b、ダイオード7aを通して電流が流れ、第２の回
転角度位置θ２でダイオード7eの両端の電圧が所定値に
達すると（第２の信号Vs2がスレショールドレベルVt以
上になると）トランジスタ7dのベースエミッタ間が逆バ
イアスされ、該トランジスタ7dが遮断状態になる。第２
の信号Vs2がスレショールドレベル以下に立ち下がると
トランジスタ7dが再び導通する。従ってトランジスタ7d
のコレクタエミッタ間には第２の信号Vs2がスレショー
ルドレベル以上になっている期間に相当するパルス幅の
パルス信号Vpが得られる。

このように、機関の極低速時にはパルス信号Vpのみが発
生し、矩形波発生回路６のトランジスタ6eはトリガされ
ないため、トランジスタ6hは導通せず、コンデンサ6jは
充電されない。従って第１の積分コンデンサ8d及び第３
の積分コンデンサ11aは充電されない。

第２の積分回路では、電源から抵抗9bを通して第２の積
分コンデンサ9aが図示の極性に充電され、パルス信号Vp
によりトランジスタ9bが導通した時にコンデンサ9aが放
電するため、第２の積分コンデンサ9aの両端には第４図
Ｄ及びＥに示すように各第２の回転角度位置θ２から一
定の勾配で上昇して次の第２の回転角度位置θ２で零に
戻る第２の積分電圧Vc2が得られる。

上記のように、極低速時に第３の積分コンデンサ12aは
矩形波信号Vqによっては充電されないが、第２の信号Vs
2がスレショールドレベル以上になっている期間パルス
整形回路７のトランジスタ7dが遮断状態になると図示し
ない電源から抵抗7gと抵抗14及び12hとを通して第３の
積分コンデンサ12aに充電電流が流れる。従って第３の
積分コンデンサは第２の信号Vs2がスレショールドレベ
ル以上になっている期間僅かに充電され、その端子電圧
Vc3は僅かに上昇する。

第１の比較回路12はこの電圧Vc3を第２の積分電圧Vc2と
比較する。電圧Vc2が電圧Vc3より大きくなると、比較回
路13の出力電圧Vdが高レベルになる。また第１の積分電
圧Vc1は発生していないため、比較器11aの出力電圧Vbは
高レベルのままである。従って比較回路13の出力電圧Vd
が高レベルになると第４図Ｆに示したようにトランジス
タ３のベースエミッタ間電圧V11が高レベルになる。こ
れによりトランジスタ３にベース電流が流れて該トラン
ジスタ３が導通し、点火コイル１に１次電流I1が流れ
る。次に第２の回転角度位置で第２の積分電圧Vc2が零
になると、比較回路13の出力端子の電位が接地レベルに
なるため、トランジスタ３が遮断し、１次電流I1が急に
遮断する。これにより点火コイルの鉄心中で大きな磁束
変化が生じ、点火プラグ２に火花が生じる。このように
本実施例においては第１の信号Vs1がスレショールドレ
ベル以上にならない機関の極低速時においても最小進角
位置θ２で点火動作が行われるため、機関の始動性を良
好にすることができる。

機関の始動により回転速度がある程度上昇すると、第１
の信号Vs1もスレショールドレベル以上になる。この時
矩形波発生回路６は第４図Ｂに示したように第１の回転
角度位置θ１から第２の回転角度位置θ２まで持続する
矩形波電圧Vqを発生する。

上記矩形波信号Vqが発生すると、前述のように第１の積
分回路８が初期積分動作と追加積分動作とを行うため、
第１の積分コンデンサ8aの両端に第４図Ｅに示すように
第１の積分電圧Vc1が得られる。

第２の積分回路９では、既に述べた動作により第２の積
分コンデンサ9aの両端に第４図D,Eに示したような第２
の積分電圧Vc2が得られる。

第３の積分回路12では、矩形波信号Vqの立上りを微分す
る微分回路12gの出力パルス電流Ifが消滅してトランジ
スタ12bが遮断した位置θ３から第２の回転角度位置θ
２まで信号矩形波信号電圧Vqにより第３の積分コンデン
サ12aを一定の時定数で充電し、矩形波信号電圧Vqが消
滅した後該第３の積分コンデンサの端子電圧を次の第１
の回転角度位置θ１まで保持している。第１の回転角度
位置θ１で矩形波信号Vqが立上って微分回路12gがパル
ス電流Ifを出力するとトランジスタ12bが導通してコン
デンサ12aを放電させる。従って第３の積分コンデンサ1
2aの両端には第４図Ｄに示したように各第１の回転角度
位置θ１より角度βだけ遅れた位置θ３から第２の回転
角度位置θ２まで一定の勾配で上昇して次の最大進角位
置θ１までその電圧を保持する第３の積分電圧Vc3が得
られる。

上記第２の積分電圧Vc2と第３の積分電圧Vc3とは比較回
路13に入力される。比較回路13では、第３の積分電圧Vc
3が第２の積分電圧Vc2以上ある時に比較器13aの出力段
が導通状態になっていてその出力端子の対地電圧Vdが零
レベルになっている。第２の積分電圧Vc2が第３の積分
電圧Vc3を超えると、比較器13aの出力段が遮断状態にな
ってその出力端子の電圧Vdが高レベルになる。比較回路
13の出力電圧Vdが零の期間トランジスタ３のベースの電
位が接地レベルに保たれて該トランジスタ３の導通が禁
止され、電圧Vdが高レベルになっている期間のみトラン
ジスタ３の導通が許容される。

第１の積分電圧Vc1及び第２の積分電圧Vc2は比較器11a
に入力される。第１の積分電圧Vc1が第２の積分電圧Vc2
以下の場合には比較器11aの出力段が遮断状態になって
おり、第１の積分電圧Vc1が第２の積分電圧Vc2を超える
と比較器11aの出力段が遮断状態になる。従って第４図
Ｅに示したように、第１の積分電圧Vc1が第２の積分電
圧Vc2以下の場合には比較器11aの出力端子の対地電圧Vd
が高レベルになり、第１の積分電圧Vc1が第２の積分電
圧Vc2を超えている間は比較器11aの出力端子の対地電圧
が零になる。そのため第２の積分電圧Vc2が第３の積分
電圧Vc3を超えていて（トランジスタ３の導通を許容し
ていて）、且つ第１の積分電圧Vc1が第２の積分電圧Vc2
以下の場合に、比較器11aが１次電流制御用半導体スイ
ッチとしてのトランジスタ３にベース電流が流れるのを
許容して該トランジスタ３を導通状態にし、第４図Ｇに
示すように点火コイルに１次電流I1を流す。角度θｉに
おいて第１の積分電圧Vc1が第２の積分電圧Vc2を超える
と、比較器11aの出力電圧Vbが零（接地電位）になるた
めトランジスタ３が遮断状態になる。このようにトラン
ジスタ３が導通状態から遮断状態になると、点火コイル
の１次電流I1が急激に変化するため、第４図Ｈに示すよ
うに点火コイルの２次コイル1bに高電圧Vhが誘起する。
これにより機関のシリンダに取付けられた点火プラグ２
に火花放電が生じ、機関が点火される。

第１の積分電圧Vc1が第２の積分電圧Vc2を超える角度θ
ｉは機関の回転速度の上昇に伴って進んでいくため、機
関の点火位置（θｉ）は回転速度の上昇に伴って進角し
て行く。

上記のように、第２の積分電圧Vc2が第３の積分電圧Vc3
を超えた時点でトランジスタ３（１次電流制御用スイッ
チ）を導通させるようにすると、微分回路12gの定数
（抵抗12c,12dとコンデンサ12eにより定まる時定数）及
び第３の積分回路12の積分定数（コンデンサ12aと抵抗1
2hにより定まる時定数）を適宜に設定しておくことによ
り、１次電流制御用スイッチが導通を開始する位置を任
意に設定することができる。従って機関の低速時に点火
コイルの１次電流の通電期間が必要最小限になるように
第３の積分回路の積分定数を設定しておくことにより、
損失を最小限に抑えることができ、１次電流制御用スイ
ッチを構成するスイッチ素子の温度上昇を抑制すること
ができる。また、第３の積分コンデンサの充電が開始さ
れる位置θ３は機関の回転速度の上昇に伴って遅れてい
き、第２の積分電圧が第３の積分電圧を超える位置は、
機関の回転速度の上昇に伴って進んでいくため、機関の
回転速度の上昇に伴って１次電流の通電時間が長くなっ
ていく。従って機関の高速時に遮断電流値が低くなるの
を防ぐことができ、高速時の点火性能の低下を防ぐこと
ができる。

b.機関の始動操作が異常な場合の動作（自然発火防止用
抵抗14の作用） 上記実施例において機関が停止している時に電源スイッ
チを閉じた状態に保持した場合、すなわち、電源スイッ
チを閉じた後直ちに始動操作を行わなかった場合を考え
る。

機関が停止している状態では信号コイル５が第１及び第
２の信号Vc1及びVc2を出力しないため、矩形波信号Vq及
びパルス信号Vpも発生しない。従って矩形波信号Vqによ
り第１及び第３の積分コンデンサ8a及び12aが充電され
ることはない。しかし第２の積分コンデンサ9aは抵抗9b
を通して図示しない電源から充電されるため、その端子
電圧Vc2は所定の勾配で上昇していき、やがて飽和す
る。この第２の積分コンデンサの端子電圧により比較器
13aの出力端子の電位が高くなるため、トランジスタ３
にベース電流が供給され、トランジスタ３が導通して点
火コイル１に１次電流が流れる。

この時第２の比較回路13では、電源から比較器13aの内
部を通って該比較器の逆相入力端子及び正相入力端子か
ら微弱な電流が流れ出ている。

今第３図において自然発火防止用抵抗14が無いとする
と、比較器13aの逆相入力端子から流れ出す微弱電流に
より第３の積分コンデンサ12aが充電されるため、第３
の積分コンデンサ12aの端子電圧Vc3は上昇していき、や
がてこの第３の積分コンデンサ12aの端子電圧Vc3が第２
の積分電圧Vc2を超えるようになる。このように第３の
積分電圧Vc3が第２の積分電圧Vc2を超えると、比較器回
路12の出力端子が接地電位になるため、トランジスタ３
が遮断状態になり、１次電流I1が遮断する。従って点火
コイル１の鉄心中で大きな磁束変化が生じ、点火コイル
の２次コイルに高電圧が誘起する。この高電圧は点火プ
ラグ２に印加されるため、該点火プラグに火花が生じ、
いわゆる自然発火が生じる。

これに対し、上記実施例のように、自然発火防止用抵抗
14が設けられていると、機関が停止している状態で電源
スイッチが閉成状態に保持された時に、抵抗12hと自然
発火防止用抵抗14と導通状態にあるパルス整形回路７の
トランジスタ7dとを通して第３の積分コンデンサ12aが
放電するため、第３の積分コンデンサの端子電圧が上昇
するのが阻止され、自然発火が生じるのが防止される。

［Ｖ］第５図の実施例 第５図は本発明の他の実施例の要部を示したもので、こ
の実施例は点火回路としてコンデンサ放電式の回路を用
い、点火信号発生回路11の比較器としてプログラマブル
ユニジャンクショントランジスタ（PUT）P1を用いたも
のである。この実施例では点火コイル１の１次側にコン
デンサC1が設けられ、該コンデンサC1は機関と同期回転
する磁石式交流発電機内に設けられたエキサイタコイル
Leの出力でダイオードD1を通して図示の極性に充電され
るようになっている。コンデンサC1とダイオードD1の接
続点と接地間にサイリスタThが設けられ、サイリスタTh
のゲートカソード間には保護用抵抗R1が接続されてい
る。点火コイル1,点火プラグ２、コンデンサC1、エキサ
イタコイルLe、ダイオードD1、サイリスタTh及び抵抗R1
により点火回路４が構成されている。

この点火回路４はコンデンサ放電式の回路として周知も
ので、サイリスタThの導通によりコンデンサC1の電荷を
点火コイル１の１次コイル1aに放電させることにより２
次コイル1bに高電圧を誘起させて点火動作を行わせるも
のである。

またこの実施例では第１の積分コンデンサ8aの両端の第
１の積分電圧Vc1がプログラマブルユニジャンクション
トランジスタP1のアノードに印加され、第２の積分コン
デンサ9aの両端の第２の積分電圧Vc2が抵抗15を介して
プログラマブルユニジャンクショントランジスタP1のゲ
ートに印加されている。

プログラマブルユニジャンクショントランジスタP1のカ
ソードは点火回路のサイリスタThのゲートに接続され、
該プログラマブルユニジャンクショントランジスタを通
してサイリスタThに点弧信号が供給されるようになって
いる。

第１の積分電圧Vc1が第２の積分電圧Vc2より低い時には
プログラマブルユニジャンクショントランジスタP1が遮
断していてサイリスタThに点弧信号が供給されないが、
第１の積分電圧Vc1が第２の積分電圧Vc2以上になるとプ
ログラマブルユニジャンクショントランジスタP1が導通
するためサイリスタThに点弧信号が与えられ、該サイリ
スタThが導通して点火動作が行われる。

また第５図の実施例においては、サイリスタThのゲート
に抵抗16を介してパルス信号Vpが供給され、機関の低速
時にはこのパルス信号によりサイリスタThに点弧信号が
与えられるようになっている。

尚第５図においては、第１の積分コンデンサ8aを放電さ
せるリセット回路の図示を省略してあるが、この第１の
積分コンデンサ用のリセット回路としては第３図の実施
例で用いたのと同様の回路を用いることができる。

上記の実施例では、信号コイルの出力により矩形波信号
Vqとパルス信号Vpとを発生させて、これらの信号により
第１の積分回路及び第２の積分回路を制御するようにし
たが、両積分回路の制御の仕方は上記の実施例に限られ
るものではない。第１の積分回路は第１の信号により初
期積分動作の開始位置が定められ、点火位置を示す信号
または第２の信号により追加積分動作の終了位置が定め
られればよい。また第２の積分回路は第２の信号により
その積分動作の開始位置が定められ、点火位置を示す信
号または第２の信号により積分動作の終了位置が定めら
れればよい。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、第１の積分回路の初期
積分動作が行われている期間における第１の積分コンデ
ンサの端子電圧が第２の積分電圧に等しくなる位置を最
大進角位置として、この最大進角位置を第１の積分コン
デンサの第１及び第２の充電電流と第２の積分コンデン
サの充電電流とにより適宜に設定することができるよう
にしたので、信号コイルが設けられる信号発電機の構成
を変えることなく、進角幅を変えることができ、点火特
性が異なる種々の機関に対して共通の信号発電機を用い
ることができる利点がある。

また本発明によれば、第１の積分回路は第１の積分コン
デンサの初期充電と追加充電とを行えばよく、第２の積
分回路は第２の積分コンデンサを一定の時定数で充電す
る充電動作を行えばよいため、第１及び第２の積分回路
の構成を複雑にすることなく、進角幅を調整する機能を
持たせることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
第１図の各部の信号波形図、第３図は本発明の更に具体
的な実施例を示す回路図、第４図は第３図の各部の信号
波形図、第５図は本発明の更に他の実施例の要部を示す
回路図である。 １……点火コイル、２……点火プラグ、４……点火回
路、５……信号コイル、６……矩形波発生回路、７……
パルス整形回路、８……第１の積分回路、９……第２の
積分回路、10……リセット回路、11……点火信号発生回
路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体スイッチの動作により点火コイルの
   １次電流を急変させて該点火コイルの２次側に点火用の
   高電圧を発生させる点火回路と、内燃機関の第１の回転
   角度位置でスレショールドレベル以上になる第１の信号
   と該第１の回転角度位置より位相が遅れた第２の回転角
   度位置でスレショールドレベル以上になる第２の信号と
   を発生する信号コイルと、前記第１及び第２の信号を入
   力として前記第１の回転角度位置と第２の回転角度位置
   との間で前記半導体スイッチを動作させる位置を定める
   ための信号を発生する点火位置制御回路とを備えた内燃
   機関用点火装置において、 前記点火位置制御回路は、 第１の積分コンデンサを前記第１の回転角度位置から該
   第１の積分コンデンサの端子電圧が設定値に達する位置
   まで第１の充電電流で初期充電する初期積分動作と該第
   １の積分コンデンサの端子電圧が設定値に達した位置か
   ら該第１の積分コンデンサを第１の充電電流より小さい
   第２の充電電流で追加充電する追加積分動作とを行う第
   １の積分回路と、 第２の積分コンデンサを各第２の回転角度位置から一定
   の時定数で充電する積分動作を行う第２の積分回路と、 前記第１の積分コンデンサの両端に得られる第１の積分
   電圧と第２の積分コンデンサの両端に得られる第２の積
   分電圧とを比較して第１の積分電圧が第２の積分電圧を
   超えた時に前記半導体スイッチを動作させる位置を定め
   るための信号を発生する点火信号発生回路と、 前記第１の積分電圧が第２の積分電圧を超えた位置から
   前記第２の回転角度位置までの間に前記第１の積分コン
   デンサ及び第２の積分コンデンサをそれぞれ放電させる
   リセット回路とを具備したことを特徴とする内燃機関用
   点火装置。