JPS581271B2 - 内燃機関用点火装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の点火装置に関するものであり，特に
内燃機関の点火栓に最適なる点火火花を供給できる点火
装置に関するものである。

従来周知の点火装置としては例えば特開昭４６−７ ６
５ ７号公報に提案されている点火装置がある。

この特開昭４６−７６５７号公報に依る点火装置におい
ては、内燃機関と同期して回転する交流発電機の交流出
力を整流し、コンデンサに直流電圧として蓄え，この直
流電圧を前記交流出力のバイアス電圧として加えて波形
整形回路に印加することにより，点火コイルの一次電流
を通電している閉角度を拡大し，点火コイルの一次電流
が所定電流に達すると前記コンデンサの充電々荷を放電
させる様に負帰還して閉角度、つまり点火コイルへの通
電開始時期を修正し，点火コイルの一次電流が丁度所定
の電流値に達した時に、点火時期になる様に閉角度制御
をしていた。

ところでこの従来の点火装置について論する前に、一般
の内燃機関の混合気に着火するに要する火花要求電圧ｖ
２は第１図に示す如く機関回転数ｎが上昇するに従って
低下する。

これは混合気に着火して燃焼室内部圧力が最大に至る時
間がほぼ一定であるため機関回転数が高速になるに従っ
てピストンが上死点に至る以前で点火しなければならず
，そのため、点火時点での圧力が高速になるに従って低
下するため、点火栓での要求電圧も低下するわけである
。

従って，最適な点火装置とはむやみに機関回転数の変化
に対して一定の性能を発揮するものではなく、機関の種
々の運転状態における要求電圧特性に対し．或る一定な
り一率の余裕を持った特性を得ることにあり、例えば前
述した機関回転数について言えば、機関回転数の上昇に
伴ない低下する様な特性と成ることである。

この様に機関運転状態に即した性能にすることにより，
点火コイル及び点火コイルの１次電流断続回路の無駄な
負担を無くすばかりでなく、車載電源の消費を極力押え
る様な設計が最適設計と言える。

そこで，上述の様な最適設計か否かを前述の従来周知の
点火装置について論することにする。

この従来周知の点火装置は機関回転数の変化等あらゆる
運転状態において点火コイルの一次遮断電流か一定に設
定されているので，機関回転数が高い領域においても点
火コイルの発生電圧性能は一定であり，特に機関回転数
が高速域における要求電圧に対する点火コイルの発生電
圧は過剰であり、無駄なことをしているという問題があ
った。

本発明は以上述べた従来の点火装置の問題点を解消する
ものであり、点火コイルの発生電圧性能を決定する点火
コイル１次遮断電流の設定値を機関回転数に応じて変更
することにより，最適性能を得ることを目的とし、詳し
くは、機関回転数の上昇に伴い５点火コイルの１次遮断
電流の設定値を減少することにより、機関高回転数域で
の、要求電圧に対する発生電圧を最適化することによっ
て、点火コイル及び１次電流遮断回路の温度上昇を押え
ると共に車載の蓄電池の無駄な消費を極力押えることを
目的とする。

以下本発明を図に示す実施例について説明するまず、本
発明の一実施例の構成を第２図に示すブロック図につい
て説明する。

１は内燃機関と同期した信号を発生する信号発生器であ
り、例えば内燃機関と同期して回転する交流発電機を使
用している。

１００は波形整形回路であり前配信号発生器よりの信号
を波形整形している。

２００はドライブ回路であり、点火コイル３の１次巻線
電流を断続スるパワートランジスタ２のベース電流を制
御している。

６００は電流制限回路であり、前記点火コイル３の１次
巻線電流を所定値に押える定電流制御を行なっている。

３００は閉角度拡大回路であり、例えば内燃機関の回転
数と共に変化する直流電圧を前記波形整形回路１００に
加えて前記交流電圧に対する前記波形整形回路１００の
スイッチングレベルを変更して点火コイル３の一次電流
が通電している閉角度を拡大する様に動作する。

４００は閉角度縮小回路で、前記パワートランジスタ２
が定電流制御されている時間幅に応じて前記交流電圧に
対する前記波形整形回路１００のスイッチングレベルを
変更して前記点火コイル３の一次電流が通電している閉
角度を縮小する様に動作する。

５００は電流設定回路であり、この実施例においては内
燃機関の回転数の上昇に伴い前記パワートランジスタ２
の定電流設定値を下げる様に動作する。

次に第２図にて説明したブロック図を第３図に示す具体
的な回路について説明する。

波形整形回路１００は信号発生器１の出力信号のノイス
を吸収するコンデンサ１０１と、定電圧を得るための抵
抗１０２及びツエナーダイオード１０３と、入力トラン
ジスタ１０４と、そのベース抵抗１０５と，この入力ト
ランジスタ１０４をドライブするための抵抗１０６と，
該入力トランジスタ１０４のベース，エミツタ間飽和電
圧の温度特性を補償するためのダイオード接続のトラン
ジスタ１０７と、入力トランジスタ１０４のベース、エ
ミツタ間の逆バイアス破壊を防止するダイオード１０８
と、入力トランジスタ１０４のコレクタに接続した抵抗
１０９と，この入力トランジスタ１０４の位相反転出力
を出すトランジスタ１１０と，そのエミツタに接続した
出力抵抗１１１と、前記トランジスタ１１０と同相動作
するトランジスタ１１２と，そのベース、エミツタ間抵
抗１１３と、このトランジスタ１１２のコレクタ抵抗１
１４と、このトランジスタ１１２の出力により前記入力
トランジスタ１０４に負帰還するための抵抗１１５と，
前記トランジスタ１１２のコレククに接続した抵抗１１
６と、該トランジスタ１１２の位相反転出力を出す出力
トランジスタ１１７と、そのコレクタ抵抗１１８と、そ
お出力抵抗１１９とより成っている。

ドライブ回路２００は前記波形整形回路１００の出力ト
ランジスタ１１７より抵抗１１９を経た信号により駆動
されるトランジスタ２０１と、そのコレクタ抵抗２０２
と、該トランジスタ２０１の位相反転出力を出して終段
バワートランジスタ２を駆動するトランジスタ２０３と
、そのコレクタ抵抗２０４と、前記終段パワートランジ
スタ２のベース，エミツタ間抵抗として構成される抵抗
２０５及び該終段バワートランジスタ２のコレクタ、エ
ミツタ間の耐圧を保護するためのツエナーダイオード２
０６とより成っている。

次に，閉角度拡大回路３００は信号発生器１の交流出力
を整流するダイオード３０１と該整流出力をコンデンサ
３０２に充電する充電抵抗３０３とを含み、このコンデ
ンサ３０２の充電々圧を工ミツタフオロワ構成のトラン
ジスタ３０４により一端は抵抗３０５を経て前記波形成
形回路１００の入力トランジスタ１０４のベースにバイ
アスを加える構成となっていて、他端は電流設定回路５
００の抵抗５０１を経て電流制限回路６００へ接続して
いる。

電流制限回路６００は前記終段バワートランジスタ２の
エミツタと電源負端子の間に接続し、該終段バワートラ
ンジスタ２を介して流れる点火コイル３の１次巻線電流
を電流検出抵抗６０１により検出し、該電流検出抵抗６
０１の端子電圧を抵抗６０２及びダイオード接続のトラ
ンジスタ６０３を介して抵抗６０４と６０５との接続点
へ加えることにより、点火コイル３の一次電流が所定値
より増加した場合には電流検出抵抗６０１の端子電圧が
増加し，抵抗６０４と６０５の接続点の電位を上昇せし
め，ドライブ回路２００のトランジスタ２０１を不導通
状態より能動領域にバイアスして，前記ドライブ回路２
００のトランジスタ２０３を導通状態より能動領域にし
て終段バワートランジスタ２を導通状態より能動領域動
作にすることにより、点火コイル３の一次巻線電流の増
加を阻止せしめ，最終的には所定値に押える動作を成す
ものである。

閉角度縮小回路４００は前記終段パワートランジスタ２
のコレクタ電位を検出する抵抗４０１と，前肥終段パワ
ートランジスタ２が遮断した時の高電圧をクリツプする
ためのツエナーダイオード４０２と，コンデンサ４０３
への充電抵抗４０４と、コンデンサ４０３の充電々荷の
逆流防止用ダイオード４０５き、点火コイル３への一次
電流通電時のみ前記終段トランジスタ２のコレクタ電位
を前記充電抵抗４０４を経て前記コンデンサ４０３に充
電動作をするための抵抗４０６およびトランジスタ４０
７とを設けている。

そして，４０８は前記コンデンサ４０３の充電々荷放電
用の抵抗であり，該コンデンサ４０３に充電される電圧
はさらにダーリントン接続のエミツタフオロワ回路のト
ランジスタ４０９，４１０に印加されることによって、
前記充電々圧に応じた電圧が抵抗４１６，ターリントン
接続のトランジスタ４０９，４１０及び抵抗４１１，ダ
イオード４１２を経て抵抗４１３へ加わる様になってい
る。

そして、抵抗４１４とトランジスタ４１５は点火コイル
３への通電が行なわれている時にはトランジスタ４１５
を導通せしめて前記コンデンサ４０３の充電々圧に応じ
て電圧の抵抗４１３への印加を阻止する動作構成となっ
ている。

以上第３図について説明した回路構成及び既略の動作を
第４図及び第５図に示す動作波形図を援用してさらに説
明を続ける。

まず、第４図は機関回転数が低速の場合の各部動作波形
を示し、第５図は機関回転数が高速の場合の同様の各部
動作波形を示す。

又第４図及び第５図に於るａは信号発生器１の出力波形
を示し、ｂは波形整形回路１００の入力トランジスタ１
０４のコレクタ波形を示し、Ｃは点火コイル３の１次巻
線電流波形を示し、ｄは終段バワートランジスタ２のコ
レクタ波形を示し，ｅは閉角度縮小回路４００のトラン
ジスタ４０７のコレクタ波形を示し、ｆは同じく閉角度
縮小回路４００のコンデンサ４０３の充電電圧波形を示
すものである。

今，機関回転数が低い場合について説明すると、低速回
転時においては信号発生器１の交流出力は非常に小さい
ため、閉角度拡大回路３００のコンデンサ３０２の充電
電圧はほとんど零であり、閉角度縮小回路４００がない
場合には信号発生器は交流出力の零クロス点（第４図図
示の波形図ａの場合のＸ１， Ｙ，点）で決定される点
でトランジスタ１０４がスイッチングするが、閉角度縮
小回路４００があるために終段バワートランジスタ２の
コレクタ出力である第４図図示の波形図ｄにおいて終段
パワートランジスタ２の導通もしくは非飽和動作してい
る期間のみトランジスタ４０７を不導通と成し、前記コ
レクク波形の非飽和作動している時のコレクタ電圧をコ
ンデンサ４０３に充電せしめ、第４図ｆに示す様な充電
波形を得る。

そして，該充電々圧はターリントン接続のエミツタフオ
ロワ回路のトランジスタ４０９，４１０に印加され、抵
抗４１１，ダイオード４１２及び波形整形回路１００の
入力トランジスタ１０４のエミツタ抵抗４１３に負帰還
されようとするが、ここでトランジスタ４１５はトラン
ジスタ１１２のコレクタ波形で制限されてため、前記負
帰還は点火コイル３への１次電流の非通電区間のみに限
られる。

そこで、入力トランジスタ１０４は閉角度拡大回路３０
０よりのバイアスを受けていないため第４図図示の波形
ａのＰ１点にてＯＦＦした後に前記コンデンサ４０３よ
りの負帰還電圧Ｖ２が加わるため、ＯＮ点はＱ１点にな
り、その結果点火コイル３への通電開始時期を遅らせて
終段パワートランジスタ２の非飽和作動期間を減少させ
る様に動作する。

次に，機関回転数が高速域における動作を第５図につい
て説明する。

機関回転数が充分高いと信号発生器１の出力は充分太き
いため閉角度拡大回路３００のコンデンサ３０２は機関
回転数に応じた直流電圧で充電され、トランジスタ１０
４にはエミツタフオロワのトランジスタ３０４及び抵抗
３０５を介して順方向バイアスが供給されている。

従って、トランジスタ１０４がスイッチングするレベル
は第５図図示のａ波形においてＶ１′だけ下げられてお
り、トランジスタ１０４はＰ２でＯＦＦし．Ｑ２でＯＮ
し，Ｐ３でＯＦＦする。

そして、このａ波形上のＱ２−Ｐ３間が点火コイル３の
通電区間になる。

つまり閉角度拡大回路３００により、閉角度が拡大され
ている。

この通電区間中は点火コイル３の１次電流は第５図図示
のＣ波形に示す様な波形となる。

ここで，定電流設定値について述べると，閉角度拡大回
路３００のエミツタフオロワーのトランジスタ３０４よ
り機関回転数に応じた電王を電流設定回路５００の抵抗
５０１に加えているため、電流制限回路６００の抵抗６
０４と６０５との接続点のバイアス電位は機関回転数の
上昇に伴ない増加し、トランジスタ２０１のコレクタ電
位は同様に下がるため、抵抗２０４よりトランジスタ２
０３を介して流れる終段バワートランジスタ２のベース
電流が減少し、点火コイル３の１次電流も機関回転数の
上昇に伴なって低下し、点火コイル３の２次側に接続さ
れる点火栓における要求電圧低下に符合して追従するこ
とになる。

従って，第５図図示のＣ波形に示す如く定電流設定値は
低速回転域に比べ△■１だけ低下する。

そしてこの定電流領域に至った時点で終段バワートラン
ジスタ２のコレクタ電圧を閉角度縮小回路４００のコン
デンサ４０３に充電し，第５図図示のｆ波形に示す充電
波形を得る。

そして，この充電々圧により終段バワートランジスタ２
のＯＦＦ区間のみトランジスタ１０４のエミツク抵抗４
１３に負帰還バイアスＶ２′が与えられるため、該トラ
ンジスタ１０４が再びＯＮする時点はＱ３となり，次に
ＯＦＦする点Ｐ４までの通電区間の閉角度は縮少し、終
段パワートランジスタ２の非飽和領域での動作時間を減
少することができる。

以上のことからわかる様に本発明によれば、機関回転数
に応じて点火コイル３の通電々流の定電流設定値を変更
しているため第５図図示の波形Ｃに示す如く斜線部分の
無駄な電力消費を押えることができて，点火コイル３及
び終段バワートランジスタ２の無駄な温度上昇を極力押
えることができると共に、電源消費をも極力押えること
ができるという優れた効果が期待できる。

尚、以上述べた実癩例においては，信号発生器１として
交流発電機を使用した例について述べたが，これに限る
ことなく矩形波出力を出す信号発生器であっても支障は
ない。

また、同様に閉角度拡大回路３００と閉角度縮小回路４
００を備えた制御回路を用いた例について述べたが、特
にこれに限ることはなく、要は点火コイル３の通電々流
を制御する回路を備えた制御回路方式であれば同様の効
果を期待できることは言うまでもない。

以上述べた様に本発明においては，内燃機関の回転数に
同期した信号を発生する信号発生器と、該信号発生器の
出力信号を波形処理する波形処理回路と、該波形処理回
路の出力により駆動され点火コイルの一次電流を遮断す
るスイッチング素子と、該点火コイルの一次電流を定電
流制御する電流制限回路とを備えた点火装置において、
機関回転数の上昇に伴ない前記電流制限回路の定電流設
定値を減少させるから、機関高速域における点火栓での
飛火要求電圧に最適な必要最少限の点火性能を供給でき
るため，点火コイル及び該点火コイルの一次電流遮断素
子の無駄な電力消費を押えることができるばかりでなく
．電源の無駄な消費を極力押えることができるという優
れた効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な内燃機関の点火栓での飛火要求電圧特
性図、第２図は本発明装置の一実症例を示すブロック図
、第３図は上記実施例の具体電気回路図，第４図及び第
５図は上記実症例の動作説明に供する低速時と高速時と
における各部波形図である。 １……信号発生器、２……スイッチング素子としてのパ
ワートランジスタ，３……点火コイル，１００，２００
，３００，４００……波形処理回路を構成する波形整形
回路．ドライフ珂路，閉角度拡大回路、閉角度縮小回路
、５００……定電流設定値変更手段を構成する電流設定
回路、６００……電流制限回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内燃機関の回転数に同期した信号を発生する信号発
   生器と，該信号発生器の出力信号を波形処理する波形処
   理回路と，該波形処理回路の出力信号により駆動され点
   火コイルの１次電流を遮断するスイッチング素子と，該
   点火コイルの１次電流を定電流制御する電流制限回路と
   を備える内燃機関用点火装置において、機関回転数の上
   昇に伴ない前記電流制限回路の定電流設定値を減少する
   定電流設定値変更手段を備えることを特徴とする内燃機
   関用点火装置。