JPH0726605B2 - コンデンサ放電形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、コンデンサ放電形の内燃機関用点火装置に関
するものである。

［従来の技術］ コンデンサ放電形の内燃機関用点火装置として、実開昭
57-120763号に見られるように、パルサコイルを用いる
ことなく、コンデンサ充電用エキサイタコイルの負の半
サイクルの電圧を点火時期を定めるための信号として用
いるようにした、いわゆるパルサレス方式の点火装置が
知られている。

第５図は従来のパルサレス方式のコンデンサ放電形内燃
機関用点火装置の回路構成を示したもので、同図におい
て１は内燃機関により駆動される磁石発電機内に配置さ
れたエキサイタコイル、２は１次コイル2a及び２次コイ
ル2bを有する点火コイル、３は点火コイルの１次コイル
に接続された点火エネルギー蓄積用コンデンサ、４及び
５はエキサイタコイル１の正の半サイクルの出力でコン
デンサ３に充電電流を流すために設けられたダイオー
ド、６はコンデンサ３の電荷を１次コイル2aに放電させ
る放電制御用サイリスタ、７及び８はエキサイタコイル
１の負の半サイクルの出力でサイリスタ６にトリガ信号
を与えるために設けられたダイオード、９はサイリスタ
６のゲートカソード間に接続された抵抗、10は図示しな
い機関の気筒に取付けられた点火プラグである。

この点火装置においては、エキサイタコイル１の正の半
サイクルの出力電圧によりダイオード４、１次コイル2a
及びダイオード５を通してコンデンサ３が図示の極性に
充電される。次いでエキサイタコイル１の負の半サイク
ルの出力電圧によりエキサイタコイル１にトリガ信号が
与えられ、該サイリスタ６が導通する。これによりコン
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2aを通して放電し、２次コイル2bに鎖交する磁束に
大きな磁束変化が生じる。従って２次コイル2bに高電圧
が誘起し、点火プラグ10に火花が生じる。

このように、エキサイタコイルの負の半サイクルの出力
でサイリスタ６をトリガするようにすれば、パルサコイ
ルが不要になるため、発電機の構造を簡単にすることが
できる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来の点火装置を用いた場合、点火時期θの回転数
Ｎ［rpm］に対する特性は第４図に破線で示した曲線ａ
のようになり、始動回転領域でも点火時期が進角する特
性になる。このように始動回転領域で点火時期が進角す
ると、始動の際にケッチン（点火が早過ぎるためにピス
トンが押し戻される現象）が生じて機関の始動に失敗す
ることがあった。特にキックスタート式の機関の場合に
は、ケッチンが生じるとキックペタルに強い反動が生じ
て運転者が怪我をするおそれがあった。

そこで特開昭61-178560号に示されているように、機関
の低速時にエキサイタコイルの負の半サイクルの出力電
圧のピーク位置で点火動作を行わせ、機関の回転数が設
定値以上になった時に負の半サイクルの電圧の立上り付
近で点火動作を行わせるようにしたパルサレス方式のコ
ンデンサ放電形点火装置が提案された。この点火装置に
よれば、機関の始動回転領域での点火時期をエキサイタ
コイルの負の半サイクルのピーク位置に固定できるた
め、ケッチンが生じるのを防ぐことができる。

しかしながらこの従来の点火装置では、機関の回転数が
設定値に達した時に点火時期がエキサイタコイルの負の
半サイクルの出力電圧の立上り付近までステップ状に進
角するため、機関の中高速領域で点火時期を徐々に進角
させる特性が要求される場合に、その要求に応えること
ができないという問題があった。

本発明の目的は、始動回転領域で点火時期が進角するの
を防止するとともに、設定回転数以上の領域では点火時
期を徐々に進角させることができるようにしたパルサレ
ス方式のコンデンサ放電形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］ 本発明は、内燃機関により駆動される発電機内に配置さ
れたエキサイタコイルと、点火コイルと、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が出力す
る正の半サイクルの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次コイルに放電
させるように設けられた放電制御用サイリスタと、エキ
サイタコイルが出力する負の半サイクルの電圧により前
記サイリスタをトリガするトリガ回路とを備えたコンデ
ンサ放電形内燃機関用点火装置において、始動回転領域
で点火時期が進角するのを防止したものである。

そのため、本発明においては、上記トリガ回路を、エキ
サイタコイルの負の半サイクルの電圧によりサイリスタ
にトリガ信号を与えるトリガ信号供給回路と、ピークト
リガ回路と、波形進角切換制御回路とにより構成した。

ピークトリガ回路は、導通した際にトリガ信号をサイリ
スタから側路するように設けられたピークトリガ用トラ
ンジスタスイッチと、エキサイタコイルの負の半サイク
ルの電圧が立上った時に該トランジスタスイッチを導通
させ該エキサイタコイルの負の半サイクルの電圧がピー
クに達した時に該トランジスタスイッチを遮断させるト
ランジスタ制御回路とを備え、エキサイタコイルの負の
半サイクルの出力電圧がピークに達するまでの間トリガ
信号供給回路からサイリスタにトリガ信号が供給される
のを阻止する働きをする。

波形進角切換制御回路は、導通した際にピークトリガ用
トランジスタスイッチを遮断状態にするように設けられ
た進角切換制御用トランジスタスイッチと、エキサイタ
コイルの負の半サイクルの出力電圧により充電される速
度検出用コンデンサと、該速度検出用コンデンサの電荷
を一定の時定数で放電させる放電用抵抗と、該速度検出
用コンデンサの端子電圧が設定値以上になった時に前記
進角切換制御用トランジスタスイッチを導通させるトラ
ンジスタトリガ回路とを備え、機関の回転数が設定値以
上になった時に進角切換制御用トランジスタの導通によ
りエキサイタコイルの負の半サイクルの出力電圧がピー
クに達する以前にピークトリガ回路のトランジスタスイ
ッチを強制的に遮断状態にして、トリガ信号供給回路か
らサイリスタにトリガ信号が供給されるのを許容する。

［作用］ 上記のように構成すると、機関の回転数が設定値未満の
時には、ピークトリガ回路が働くため、エキサイタコイ
ルの負の半サイクルの出力電圧がピークに達した時に始
めてトリガ信号供給回路から放電制御用サイリスタにト
リガ信号が供給され、エキサイタコイルの負の半サイク
ルの出力電圧のピーク近傍で点火動作が行われる。従っ
て機関の回転数の設定値を適当に選ぶことにより、始動
回転領域での点火時期をエキサイタコイルの負の半サイ
クルの出力電圧のピーク位置付近に固定することがで
き、始動回転領域で点火時期が進角するのを防止するこ
とができる。

機関の回転数が設定値以上になると、エキサイタコイル
の負の半サイクルの出力電圧のピーク位置よりも位相が
進んだ位置で進角切換制御用トランジスタスイッチが導
通してピークトリガ用トランジスタスイッチを強制的に
遮断状態にし、トリガ信号供給回路からサイリスタにト
リガ信号が供給されるのを許容するため、点火時期はエ
キサイタコイルの負の半サイクルの出力電圧のピーク位
置よりも進角した位置となる。機関の回転数の上昇に伴
ってエキサイタコイルの負の半サイクルの出力電圧の波
高値が高くなっていき、速度検出用コンデンサの端子電
圧が設定値に達する位相が進むため、進角切換制御用ト
ランジスタスイッチが導通する位置は機関の回転数の上
昇に伴って徐々に進んでいく。従って設定回転数以上の
領域では機関の点火時期が回転数の上昇に伴って徐々に
進角していく。機関の回転数がある程度上昇し、エキサ
イタコイルの出力電圧が飽和すると点火時期の進角は停
止する。

従って、本発明によれば、例えば第４図の曲線ｂのよう
に、始動回転領域で点火時期が一定となり、中高速領域
で点火時期が徐々に進角する特性を得ることができ、始
動時にケッチンが生じるのを防止することができる。

［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。

第１図は本発明の実施例を示したもので、同図におい
て、Exはエキサイタコイル、IGは１次コイルw1及び２次
コイルw2を有する点火コイル、C1は点火エネルギー蓄積
用コンデンサ、S1は放電制御用サイリスタ、Ｐが点火プ
ラグである。またR1ないしR5は抵抗、D1ないしD5はダイ
オード、C2はピークトリガ制御用コンデンサ、C3は速度
検出用コンデンサ、T1及びT2はトランジスタ、Z1はツェ
ナーダイオードである。

この実施例では、エキサイタコイル→ダイオードD1→コ
ンデンサC1→１次コイルw1→抵抗値が充分小さい抵抗R1
→エキサイタコイルExの回路、及びエキサイタコイルEx
→ダイオードD1→コンデンサC1→１次コイルw1→ダイオ
ードD4→抵抗R3→コンデンサC2→エキサイタコイルEx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
電圧Veにより点火エネルギー蓄積用コンデンサC1を充電
するコンデンサ充電回路が構成され、これらのコンデン
サ充電回路により点火エネルギー蓄積用コンデンサC1が
図示の極性に充電される。

またエキサイタコイルEx→抵抗R2→ダイオードD3→サイ
リスタS1のゲートカソード間回路→ダイオードD2→エキ
サイタコイルExの回路により、トリガ信号供給回路が構
成され、エキサイタコイルExが負の半サイクルの出力電
圧Ve′を発生している時にこの回路を通してサイリスタ
S1にトリガ信号が供給される。

上記トリガ信号供給回路を通してサイリスタS1にトリガ
信号が与えられる時期を制御するため、ピークトリガ回
路Ａと進角切換制御回路Ｂとが設けられている。ピーク
トリガ回路Ａはピークトリガ用トランジスタスイッチを
構成するトランジスタT1と抵抗R3とダイオードD4とコン
デンサC2とにより構成され、トランジスタT1はそのコレ
クタエミッタ間回路がダイオードD3を介してサイリスタ
S1のゲートカソード間回路に並列に接続されている。ト
ランジスタT1は、エキサイタコイルExが負の半サイクル
の出力電圧Ve′を発生した時にコンデンサC2と抵抗R3と
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T1が導通している時には、エキサイタコイルExから抵
抗R2及びダイオードD3を通してサイリスタS1に与えられ
るトリガ信号がほとんど全てトランジスタT1側に流れる
ため、サイリスタS1にはトリガ信号が供給されず、該サ
イリスタS1は遮断状態に保持される。エキサイタコイル
の負の半サイクルの出力電圧がピークに達し、コンデン
サC2の充電が停止すると、トランジスタT1のベース電流
が零になるため、該トランジスタT1が遮断し、エキサイ
タコイルから抵抗R2及びダイオードD3を通して（トリガ
信号供給回路を通して）サイリスタS1にトリガ信号が供
給されるのを許容する。この例では、コンデンサC2と抵
抗R3とダイオードD4とにより、ピークトリガ用トランジ
スタT1を制御するトランジスタ制御回路が構成されてい
る。

進角切換制御回路Ｂは進角切換制御用トランジスタスイ
ッチを構成するトランジスタT2と、速度検出用コンデン
サC3と、抵抗R4及びR5と、ダイオードD5とツェナーダイ
オードZ1とにより構成されている。

速度検出用コンデンサC3はエキサイタコイルExが負の半
サイクルの電圧を発生した時にエキサイタコイルEx→ダ
イオードD5→抵抗R4→コンデンサC3→ダイオードD2→エ
キサイタコイルExの経路で充電される。速度検出用コン
デンサC3の電荷は放電用抵抗R5を通して一定の時定数で
放電する。速度検出用コンデンサC3の端子電圧は内燃機
関の回転速度の上昇に伴うエキサイタコイルの出力電圧
の増大に伴って上昇していき、内燃機関の回転数が設定
値に達してコンデンサC3の端子電圧が設定値に達するツ
ェナーダイオードZ1が導通してトランジスタT2にベース
電流を与え、該トランジスタT2を導通させる。トランジ
スタT2が導通すると、コンデンサC2を通してトランジス
タT1に与えられるベース電流がトランジスタT2を通して
側路されるため、トランジスタT1が遮断状態にされる。
この例では、ツェナーダイオードZ1により速度検出用コ
ンデンサC3の端子電圧が設定値に達した時にトランジス
タT2をトリガするトランジスタトリガ回路が構成されて
いる。

次に第２図を参照して上記実施例の全体的な動作を説明
する。第２図（Ａ）はエキサイタコイルの出力電圧を示
し、同図（Ｂ）は速度検出用コンデンサC3の端子電圧Vc
3の波形を示している。また第２図（Ｃ）及び（Ｄ）は
それぞれトランジスタT2及びT1のオンオフ動作を示し、
同図（Ｅ）はサイリスタS1のゲートカソード間電圧Vgk
を示している。

エキサイタコイルExは内燃機関の回転に同期して第２図
（Ａ）に示すような交流電圧を誘起する。エキサイタコ
イルExが正の半サイクルの電圧Veを出力すると、点火エ
ネルギー蓄積用コンデンサC1が図示の極性に充電され
る。

エキサイタコイルExが負の半サイクルの電圧Ve′を出力
すると、速度検出用コンデンサC3が充電される。エキサ
イタコイルの負の半サイクルの電圧がピークを過ぎる
と、コンデンサC3の電荷が抵抗R5を通して一定の時定数
で放電する。コンデンサC3の端子電圧Vc3の波形は第２
図（Ｂ）に示すようになる。第２図（Ｂ）において、折
れ線N1,N2及びN3はそれぞれ回転数ＮがN1,N2及びN3の時
の波形を示している。機関の回転数Ｎが設定値N1未満の
時には、コンデンサC3の端子電圧Vc3がツェナーダイオ
ードZ1のツェナー電圧Vz1に達しないため、該ツェナー
ダイオードは導通せず、トランジスタT2は導通しない。

この状態ではエキサイタコイルExが負の半サイクルの電
圧Ve′を出力すると同時にコンデンサC2と抵抗R3とを通
してトランジスタT1にベース電流が流れるため、該トラ
ンジスタT1が導通し、サイリスタS1にトリガ信号が供給
されるのを阻止する。

エキサイタコイルExの負の半サイクルの出力電圧がピー
クに達するとコンデンサC2の充電が停止するため、トラ
ンジスタT1が遮断状態になる。トランジスタT1が遮断状
態になると、エキサイタコイルから抵抗R2及びダイオー
ドD3を通してサイリスタS1にトリガ信号が供給され、該
サイリスタS1が導通する。このサイリスタS1の導通によ
りコンデンサC1の電荷がサイリスタS1及び１次コイルw1
を通して放電する。これにより点火コイルの２次コイル
に鎖交する磁束に大きな磁束変化が生じ、該２次コイル
w2に高電圧が誘起する。該高電圧は点火プラグＰに印加
されるため、該点火プラグに火花が生じ、機関が点火さ
れる。このように、機関の回転数が設定値N1未満になっ
ている始動回転領域では、エキサイタコイルExの負の半
サイクルの出力電圧がピークに達した位置θ１で点火動
作が行われる。

回転数が設定値N1を超えて例えばN2になると、速度検出
用コンデンサC3の端子電圧Vc3がツェナーダイオードZ1
のツェナー電圧Vz1を超えるようになるため、エキサイ
タコイルExの負の半サイクルの出力電圧がピークに達す
る前の位置値θ２でトランジスタT2が導通してトランジ
スタT1を遮断させる。θ２の位置でトランジスタT2が遮
断すると同時にサイリスタS1にトリガ信号が与えられる
ため、点火時期はθ２となり、点火時期がピーク位置θ
１よりも進む。

回転数が更に上昇してN3になると、速度検出用コンデン
サC3の端子電圧Vc3は常にツェナー電圧Vz1を超えている
状態になる。この状態ではエキサイタコイルの負の半サ
イクルの全期間トランジスタT1が遮断状態に保持される
ため、エキサイタコイルの負の半サイクルの電圧が立上
ると同時にエキサイタコイルから抵抗R2とダイオードD3
とを通してサイリスタS1に信号が与えられ、該信号がサ
イリスタS1のトリガレベルに達した時にサイリスタS1が
導通して点火動作が行われる。エキサイタコイルExから
抵抗R2及びダイオードD3を通してサイリスタS1に与えら
れる信号がサイリスタS1のトリガレベルに達する位相
は、エキサイタコイルの負の半サイクルの出力電圧の波
高値の増大に伴って進んでいくため、回転速度の上昇に
伴ってエキサイタコイルの負の半サイクルの出力電圧の
波高値が増大している間は点火時期が進角していく。機
関の回転速度がある程度上昇するとエキサイタコイルの
出力電圧が飽和し、点火時期の進角が止まる。回転速度
が更に上昇するとエキサイタコイルの出力電圧は減少傾
向になるため、点火時期は僅かずつ遅れていく。従って
上記実施例により得られる点火時期の回転速度Ｎに対す
る特性は第４図の曲線ｂのようになり、始動回転領域で
点火時期が一定となる特性が得られる。

第３図は進角切換制御回路Ｂの変形例を示したもので、
この実施例では第１図の実施例の進角切換制御回路Ｂの
抵抗R4とダイオードD5との間に抵抗R6を挿入し、抵抗R4
及びR6の接続点と接地間にツェナーダイオードZ2を挿入
した。

このようにツェナーダイオードZ2を接続してコンデンサ
C3の端子電圧の定電圧化を図ると、磁石発電機の回転子
と固定子との間のギャップの変動によりエキサイタコイ
ルExの出力電圧が変化する場合に、進角開始回転数及び
進角終了回転数が変化するのを防止することができる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、機関の回転数が設定値
未満の時にサイリスタにトリガ信号を与える位置をエキ
サイタコイルの負の半サイクルの出力のピーク位置に固
定するピークトリガ回路を設けるとともに、機関の回転
数が設定値以上になった時には該ピークトリガ回路の働
きを解除して進角制御に切換える進角切換制御回路を設
けたので、始動回転領域では点火時期を一定とし、中高
速領域で点火時期を徐々に進角させる特性を得ることが
できる。従って、機関の始動時にケッチンが生じるのを
防止することができるだけでなく、機関の中高速領域で
点火時期を徐々に進角させる特性が要求される場合に、
その要求に応えることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の実施例を示す回路図、第２図は第１図
の各部の信号波形図、第３図は本発明の他の実施例の要
部を示す回路図、第４図は本発明の点火装置により得ら
れる点火特性と従来の点火装置により得られる点火特性
とを比較して示した線図、第５図は従来のコンデンサ放
電形内燃機関用点火装置の回路構成を示した回路図であ
る。 IG……点火コイル、C1……点火エネルギー蓄積用コンデ
ンサ、S1……放電制御用サイリスタ、Ａ……ピークトリ
ガ回路、Ｂ……進角切換制御回路、T1……ピークトリガ
用トランジスタスイッチを構成するトランジスタ、T2…
…進角切換制御用トランジスタスイッチを構成するトラ
ンジスタ、C2……コンデンサ、C3……速度検出用コンデ
ンサ、R5……放電用抵抗、Z1……ツェナーダイオード。

フロントページの続き (72)発明者 久保田 悦郎 静岡県沼津市大岡3744番地 国産電機株式 会社内 (56)参考文献 特開 昭61−178560（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−105666（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関により駆動される発電機内に配置
   されたエキサイタコイルと、点火コイルと、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正の
   半サイクルの出力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サイリスタ
   と、前記エキサイタコイルの負の半サイクルの出力電圧
   により前記サイリスタをトリガするトリガ回路とを備え
   たコンデンサ放電形内燃機関用点火装置において、 前記トリガ回路は、 前記エキサイタコイルの負の半サイクルの出力電圧によ
   り前記サイリスタにトリガ信号を与えるトリガ信号供給
   回路と、 導通した際に前記トリガ信号を前記サイリスタから側路
   するように設けられたピークトリガ用トランジスタスイ
   ッチと、前記エキサイタコイルの負の半サイクルの電圧
   が立上った時に該トランジスタスイッチを導通させ該エ
   キサイタコイルの負の半サイクルの電圧がピークに達し
   た時に該トランジスタスイッチを遮断させるトランジス
   タ制御回路とを備えたピークトリガ回路と、 導通した際に前記ピークトリガ用トランジスタスイッチ
   を遮断状態にするように設けられた進角切換制御用トラ
   ンジスタスイッチと、前記エキサイタコイルの負の半サ
   イクルの出力電圧により充電される速度検出用コンデン
   サと、前記速度検出用コンデンサの電荷を一定の時定数
   で放電させる放電用抵抗と、前記速度検出用コンデンサ
   の端子電圧が設定値以上になった時に前記進角切換制御
   用トランジスタスイッチを導通させるトランジスタトリ
   ガ回路とを備えた進角切換制御回路とを具備したことを
   特徴とするコンデンサ放電形内燃機関用点火装置。