JPS5840026B2 - ナイネンキカンヨウデンシシキテンカジキチヨウセイソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関用電子式点火時期調整装置において、
内燃機関の低速回転領域および高速回転領域の全領域に
おいて精度良く点火時期調整をすることを目的とするも
のである。

第１図Ａ、Ｂは特開昭４９−９２４３０号公報に記載さ
れる従来装置の概略構成図とその動作原理を示すタイム
チャートである。

１は内燃機関クランク軸の角度位置を検出する角度位置
検出装置、４は点火時期を決定する点火時期演算回路、
２は図示していない内燃機関の運転状態を検知する検知
器に接続され、この検知器の電気信号により運転状態に
応じた電流を提供する機関電流発生器、３は前記点火時
期演算回路４により決定された点火時期において点火を
行なう点火装置である。

又、第１図Ｂ図示の時間線ａにおけるＭｌ、Ｍ２はクラ
ンク軸の異なる２つの回転角度位置、Ｔは上死点、Ｓは
点火位置を示す。

次に、前記従来装置の作動について説明する。

角度位置検出装置１によりクランク軸の２つの回転角度
位置Ｍｌ、Ｍ２を検出する。

一方、点火時期演算回路４には図示しないコンデンサが
設けてあり、このコンデンサを位置Ｍ１から定電流で充
電し、位置Ｍ２においてコンデンサの充電を停止し、同
時に定電流放電を行ない１．放電が終了した時点Ｓを点
火時期とするものである。

このときのコンデンサの端子電圧は第一図Ｂ図示の実線
で示す充放電曲線Ｃのごとくになる。

すなわち、コンデンサの充電電流および放電電流が一定
の場合は内燃機関回転数によらず点火時期はクランク軸
の角度位置において一定であり、コンデンサの放電電流
あるいは充電電流を機関電流発生器２により内燃機関の
状態に応じて変えることで、点火時期を内燃機関の状態
に合わせて変えることができる。

なお、第１図Ｂ図示のｂはコンデンサの充放電状態を示
す。

ところで、上述した従来装置においては、内燃機関の回
転数が激しく変化する場合、例えば４気筒４サイクル内
燃機関では、内燃機関スタート時のクランキング状態の
２０Ｏｒｐｍ程度より高速回転の６００Ｏｒｐｍ程度ま
で約１：３０の比率にまで回転数が変化するので、コン
デンサに充電する時間（角度位置Ｍ１からＭ２に至る時
間）は約３０：ｌの比率で変化し、コンデンサの端子電
圧Ｖｃ（第１図Ｂ図示の曲線Ｃ）も同様に約３０１に変
化する。

従って、低速回転において充電電流を小さくすると、高
速回転においては、コンデンサの端子電圧Ｖｃが小さく
なり、従って、コンデンサの放電終了時点を判定して点
火時期を決定するには、点火時期精度が低速回転に比べ
著しく悪化するという欠点がある。

一方、高速回転においても所定の精度を上げる為、コン
デンサの充電電流を大きくしてコンデンサの端子電圧Ｖ
ｃを大きくすると、低速回転において第１図Ｂ図示の破
線で示す様にコンデンサの端子電圧が飽和状態となり、
所定の点火時期が得られないという欠点がある。

本発明は上記の欠点を解消するため、第一、第二の２つ
のコンデンサを用い、第一コンデンサの充電電圧が所定
の値になったら第二コンデンサを充電しはじめ、この第
二コンデンサの充電終了後第二コンデンサより放電させ
、この第２コンデンサの放電終了後第一コンデンサを放
電させ、この第一コンデンサが放電終了した時を点火時
期とし、また、第一コンデンサの充電電圧が所定の値に
達しない時は第二コンデンサの充放電を行わずに第一コ
ンデンサの放電をさせ、この第一コンデンサの放電終了
時を点火時期として演算することにより、低速、高速回
転に於いても、精度良く、安定した点火時期調整を行う
ことのできる内燃機関用電子式点火時期調整装置を提供
することを第一の目的とするものである。

さらに、本発明は第二コンデンサの充電電流。

放電電流を第一コンデンサの充電電流、放電電流より小
さくシ、第一コンデンサより第二コンデンサの充放電状
態の傾きを小さくすることにより、より一層低速域の安
定性を増すことのできる内燃機関用電子式点火時期調整
装置を提供することを第二の目的とするものである。

以下本発明を図に示す実施例について説明する。

第２図に示す一実施例において、１は４気筒４サイクル
内燃機関のクランク軸の位置を検出する角度位置検出装
置、２は図示してない内燃機関の運転状態を検知する検
知器に接続されこの検知器の電気信号により運転状態に
応じた信号を供給する機関状態検出器で、検知するもの
は内燃機関の回転数、吸入負圧２機関冷却水温等のもの
がある。

そして、機関状態検出器２は充電制御部２−１と放電制
御部２−２とより構成され、両者共内燃機関の運転状態
に応じて変化する構成でも、片一方のみ内燃機関の運転
状態に応じて変化させもう一方を一定値にさせる構成で
もよい。

１００はコンデンサ充放電方式により点火時期を決定す
る点火時期演算回路、３は点火時期演算回路１００で得
られた信号により点火を行わせる公知の点火回路である
。

そして、点火時期演算回路１００は第一コンデンサを持
つ第一積分回路１０、第２コンデンサを持つ第二積分回
路２０、第一比較器３０゜第二比較器４０．第三比較器
５０及び第一、第二積分回路１０，２０を制御する制御
回路６０より構成される。

そして、第一、第二、第三比較器３０゜４０．５０およ
び制御回路６０により点火信号発生回路を構成する。

上記構成になる本発明装置の詳細回路を第３図について
説明する。

第一積分回路１０は充電電流を導通−遮断（ＯＮ−ＯＦ
Ｆ）するアナログスイッチ１１、放電電流を０Ｎ−ＯＦ
Ｆするアナログスイッチ１３、充電抵抗１２、放電抵抗
１４、第一コンデンサ１５、第一コンデンサ１５の充電
電荷をリセットするアナログスイッチ１６、差動増幅器
１１、バイアス抵抗１８，１９より構成され、アナログ
スイッチ１１，１３，１６はゲートＧにｆ＋ １１ルベ
ルの信号が印加された時ＯＮになり、″′Ｏ″レベルの
信号が印加された時ＯＦＦになるもので、電界効果トラ
ンジスタを用いると好適である。

そして、アナログスイッチ１１，１３、充電抵抗１２、
放電抵抗１４および機関状態検出器２により第一充放電
電流制御回路を構成する。

第二積分回路２０は充電電流を０Ｎ−ＯＦＦするアナロ
グスイッチ２１、放電電流を０Ｎ−ＯＦＦするアナログ
スイッチ２３、充電抵抗２２、放電抵抗２４、第二コン
デンサ２５、この第二コンデンサ２５の充電電荷をリセ
ットするアナログスイッチ２６、差動増幅器２７、バイ
アス抵抗２８ 、２９より構成され、各々のアナログス
イッチ２１，２３゜２６は前記アナログスイッチＩＬ１
３，１６と同様のものを用いている。

そして、アナログスイッチ２１，２３、充電抵抗２２、
放電抵抗２４および機関状態検出器２により第二充放電
電流制御回路を構成する。

第一比較器３０は入力抵抗３１、設定電圧をセットする
バイアス抵抗３２，３３、比較器３４で構成され、入力
電圧が設定電圧より高い時４１１７９レベルの信号をだ
す。

第二比較器４０は入力抵抗４１、設定電圧をセットする
バイアス抵抗４２，４３、比較器４４で構成され、バイ
アス抵抗４２，４３によって決定される設定電圧は第一
積分回路１０の設定電圧Ｖｒｅｆ２と同一にしてあり、
入力電圧が設定電圧より高い時ＩＩ Ｉ Ｉｔレベル信
号をだす。

第三比較器５０は入力抵抗抵抗５１、設定電圧をセット
するバイアス抵抗５２゜５３、比較器５４で構成され、
バイアス抵抗５２゜５３によって設定される設定電圧は
第二積分回路２０の設定電圧Ｖｒｅｆ３と同一にしてあ
り、入力電圧が設定電圧Ｖｒｅｆ３より高い時ｅ＋ １
ｎレベルの信号をだす。

制御回路６０は微分回路を作っているコンデンサ６２、
抵抗６４、ダイオード６３゜及びコンデンサ６８、抵抗
６９、ダイオード７０゜Ｒ−Ｓフリップ回路を作ってい
るＮＯＲ回路６６゜６７、ＮＯＴ回路６１．７１．７２
．７４．ＡＮＤ回路６５，７３，７５で構成されている
。

なお、機関状態検出器２の充電制御部２−１の出力電圧
が設定電圧Ｖｒｅｆ２ 、Ｖｒｅｆ３より低くしてあり
、放電制御部２−２の出力電圧が設定電圧Ｖｒｅｆ２ｔ
Ｖｒｅｆ３より高くしであることは勿論である。

また、角度位置検出装置１および機関状態検出器２の詳
細回路の一実施例を第５図において説明する。

角度位置検出器１において、１−１は外周に等間隔で４
個の突起を有するロータで内燃機関の図示せぬディスト
リビュータ軸に固定してあって、このディスｌ−ＩＪピ
ユータ軸と共に回転するものである。

１−２，１−３はロータ１−１の円周方向に於いて所定
角度ずらせて配設した第１．第２の電磁ピックアップで
ロータ１−１の突起と対向させである。

１−６，１７は各電磁ピックアップ１−２，１−３に接
続したトランジスタ、１−４゜１−５は抵抗である。

１−８，１−９はＮＡＮＤ回路でフリップフロップ回路
を構成しており、その一方の入力はトランジスタ１−６
のコレクタに他方の入力がトランジスタ１−１のコレク
タニ接続されている。

そして、ロータ１−１はクランク軸の２回転で矢印方向
に１回転し、ロータ１−１の各突起が電磁ピックアップ
１−２．１−３を横切る時にこの各電磁ピックアップ１
−２ 、１−３は正から負に落ち込む信号を発生する。

従って、各電磁ピックアップ１−２，１−３はクランク
軸の各気筒に対してＭｌ、Ｍ２を検出することになる。

そして、この各電磁ピックアップ１−２，１−３に負の
信号が発生すると各トランジスタ１−６．１−７が導通
状態となり、この各トランジスタ１−６，１−７の導通
によってＮＡＮＤ回路１−８，１−９よりなるフリップ
フロップが作動し、このフリップフロップに内燃機関の
回転数に応じた第４図ａで示すごとき出力が発生する。

また機関状態検出器２において、充電制御部２−１を機
関速度をパラメータにしたもので説明する。

角度位置検出器１の出力パルスを微分して積分する機関
速度回路がコンデンサ２−１−１．２−１−５、抵抗２
−１−２．２−１−４、トランジスタ２−１−３で構成
され、抵抗２−１−２、コンデンサ２−１−１で作られ
る微分パルスをコンデンサ２１−５で分積する。

この出力は角度位置検出器１の出力パルスが１から０に
おち込んだ時、微分パルスの一定時間幅のみトランジス
タ２−１−３が導通されるので、機関速度が増すのに応
じてトランジスタ２１−３のコレクタ電位が略直線的に
増加する。

この出力は入力抵抗２−１−６，２−１−７．２−１−
８，２−１−１１．２−１１２、帰還抵抗２−１−９、
差動増幅器２−１−１０で構成される加算回路に結合さ
れ正増幅される。

入力抵抗２−１−７，２−１−１２は機関速度回路以外
のパラメータ、例えばインテーク圧力、機関冷却水温等
の応動回路に結合される。

ここでは速度回路以外は省いて説明する。

また、放電制御部２−２は分割抵抗２−２−１．２−２
−２で構成され一定電圧を発生する。

そして、機関回転数が低い時は差動増幅器２−１−１０
の出力電圧が低いので積分回路１０ 、２０の充電電流
は大きくなり、コンデンサ充電電圧が大きくなって高い
電位となる。

また、このとき放電電流は一定であるので点火時期は遅
角側になる。

逆に機関回転数が高くなると差動増幅器２−１−１０の
出力電圧が高くなり、コンデンサ充電電圧が小さくなっ
て低い電位となり、点火時期は進角側になる。

次に、上記構成になる本発明装置の作動を第４図の各部
信号波形図を援用して述べる。

角度位置検出装置１は図示してない内燃機関のクランク
軸の回転に同期して矩形パルスを発するもので第４図ａ
に示すとと＜Ｍｌ〜Ｍ２の間″１”レベル用２〜Ｍ１間
″０”レベルを発し、１回転当り２周期の２パルスの出
力を発生するものである。

そして、角度位置検出装置１が”１”レベルになるとＡ
ＮＤ回路６５の入力がすべて″″１′１′ルベルことに
よって第一積分回路１０のアナログスイッチ１１がＯＮ
し、かつインバータ６１を介してＡＮＤ回路７５の入力
に”Ｏｎレベルの信号が印加されることによりアナログ
スイッチ１３がＯＦＦすると共に、このときには第二比
較器４０の出力が第４図ｄに示すとと＜ ｅｌ １ ｎ
レベルであるのでインバータ７１を介すことによってア
ナログスイッチ１６がＯＦＦになり、機関状態検出器２
の充電制御部２−１の入力と導通となり、充電抵抗１２
を通し第一コンデンサ１５が第４図すに示すごとく充電
されていく。

その出力は第一比較器３０の設定電圧の■ｒｅｆ１、第
二比較器４０の設定電圧Ｖｒｅｆ２ とそれぞれ比較さ
れる。

又、この場合第一積分回路１０のバイアス電位は設定電
圧Ｖｒｅｆ２ と同電位になっている。

又、第３図図示Ｖｃｃ−Ｇｎｄ間は電源の端子間に結合
されている。

従って、第一コンデンサ１５が充電を開始しはじめると
第二比較器４０は°゛１′１′ルベル。

そして、第一積分回路１０の出力が設定電圧Ｖｒｅｆ１
より大きくなると第一比較器３０はルベルになり、制
御回路６０の微分回路出力ｆに第４図ｆで示すごとく正
微分パルスが発生してＲＳフリップフロップをたたき、
その出力りを第４図りで示すとと＜： ” １ ’”レ
ベルにする。

これにより、アナログスイッチ１１がＯＦＦになり、第
４図すに示すごとく第一積分回路１０の出力は設定電圧
Ｖｒｅｆ１ にホールドされる。

又、その時、第二積分回路２０のアナログスイッチ２１
がＯＮになり、充電抵抗２２を介してコンデンサ２５に
第４図Ｃに示すごとく充電をしはじめる。

その出力は第三比較器５０の設定電圧Ｖ ｒ ｅ ｆ３
と比較される。

又、この場合、上記と同様、第三比較器５０のバイアス
電位は設定電圧Ｖｒｅｆ３ と同電位になっている。

従って、第二コンデンサ２５が充電を開始しはじめると
第三比較器５０の出力ｅは第４図ｅに示すごと（ｅｌ
ｌ Ｉｔレベルとなる。

そして、角度位置検出装置１が”ＯＩＩレベルになると
、微分回路の出力ｇが第４図ｇに示すごとく正微分パル
スを発生し、Ｒ−Ｓフリップフロップの出力を第４図り
で示すごとく反転させ、第二積分回路２０のアナログス
イッチ２１がＯＦＦになり、かつＡＮＤ回路７３の出力
ｉが第４図ｉに示ｔとと＜”１”レベルになってアナロ
グスイッチ２３がＯＮに反転し、機関状態検出器２の放
電制御部２−２と導通状態になり、放電抵抗２４を介し
て第二コンデンサ２５の放電を開始しはじめる。

そして、この第二コンデンサ２５にたくわえられた電荷
が序々に減り設定電圧Ｖｒｅｆ３より低くなると、第三
比較器５０は゛０″レベルになり、アナログスイッチ２
３がＯＦＦとなり、アナログスイッチ２６がＯＮとなち
、第二コンデンサ２５の端子間は短絡され出力電位は設
定電圧Ｖｒｅｆ３に保持される。

又、同時に、第一積分回路１０のアナログスイッチ１３
がＯＮになり、先程よりホールドされていた第一コンデ
ンサ１５の電荷は放電抵抗１４を通して放電を開始しは
じめ、設定電圧Ｖ ｒ ｅ ｆ２より低くなると第二比
較器４０出力がＯｌ＋レベルに反転し、アナログスイッ
チ１３が０ＦＦ１アナログスイツチ１６がＯＮｔ、て、
第一積分回路１０の出力は設定電圧Ｖｒｅｆ２におちつ
く。

そして、次に角度位置検出装置１が”１″レベルになる
と前記と同様の作動をくりかえす。

次に、高速回転域に達してくると、第一積分回路１０の
出力が設定電圧Ｖｒｅｆｌ に達する前に回転角度検出
装置１が”０゛ルベルになり、第二積分回路２０を駆動
することなく第一積分回路１０のアナログスイッチ１３
がＯＮになり、放電開始になる。

ここで、内燃機関の状態が一定で機関状態検出器２の出
力が一定の場合は第一コンデンサ１５．第二コンデンサ
２５の各々の充電電流、放電電流は一定であるので、回
転数によらず放電終了時点の角度位置は一定である。

又、高速になって第二コンデンサ２５を使用しない領域
に於いても一定になる。

ここで、第二積分回路２０の充放電電流を第一積分回路
１０の充放電電流と同比率で小さくすると、第二コンデ
ンサ２５の充放電は長くなり、極く低速に於いても第二
コンデンサ２５を飽和しなくすることが可能となる。

この際、第二積分回路２０の充放電抵抗２２，２４の抵
抗値を各々第一積分回路１０の充放電抵抗１２，１４の
抵抗値に対し同比率で大きくすれば良い。

これによって、低速では第二コンデンサ２５を用い充放
電時間を長くもっていって低速時の点火時期を安定させ
、高速になり第二コンデンサ２５を用いない時は第一コ
ンデンサ１５の充放電時間が短く、立ち上り立ち下りの
良い第一積分回路１０で点火時期を安定させる。

今、充電制御回路２−１を一定にして放電制御部２−２
の放電電位を小さくもっていくと、放電終了時点ｍ３の
角度位置は遅れ側となり、逆に放電電位を高くもってい
くと進み側になる。

又、逆に放電制御部２−２を一定にして充電制御部２１
の充電電位を変えることによっても同様に進み側、遅れ
側にもっていくことができる。

従って、放電終了時点ｍ３を点火時期として、機関状態
検出器２で充放電の制御を行えば任意の進角特性を得る
ことができる。

従って第一積分回路１０の放電終了時ｍ３は第二比較器
４０の出力がルベルからＮ Ｏ１ルベルに反転する時点
であるので、その信号を点火回路３に接続させて点火さ
せる。

なお、上述した実施例においては積分回路をミラー積分
回路で構成したが、通常のＲＣ積分回路、ブーストラッ
プ等地の積分回路を用いても同様に構成可能となる。

又、第一積分回路１０と第二積分回路２０の充放電時間
の調整を充放電抵抗１２゜１４．２２，２４とアナログ
スイッチ１１，１３゜２１．２３とで行っているが、機
関状態検出器２内において、この機関状態検出器２の出
力電圧を直接調整するようにしても同様行うことが可能
である。

なお、上述した実施例においては、第一積分回路１０の
コンデンサ１５の充電電圧が所定値以上になったときに
このコンデンサ１５の充電電圧を保持し続けるようにし
たが、このコンデンサ１５の保持電圧は設定電圧Ｖｒｅ
ｆｌ そのものであるので、コンデンサ１５の充電電圧
を保持する代わりに設定電圧Ｖｒｅｆｌ を利用して他
の積分回路を瞬間的に充電させることも可能であり、さ
らにこれによって、第一の積分回路１０のコンデンサ１
５の充電電圧が所定値以上になると、このコンデンサ１
５の充電電荷をリセットさせて、第一積分回路を第二積
分回路として兼用させることも可能である。

また、上述した実施例においては、２個のコンデンサ１
５ 、２５を用いたが、さらに分割して３個以上のコン
デンサを用いても、本発明装置を構成することができる
。

以上説明した如く本発明装置においては、第一コンデン
サと前記角度位置検出装置とに接続され、この角度位置
検出装置に発生する第一の検出信号によって第一充放電
電流制御回路によりコンデンサの充電を行い、その充電
量があらかじめ設定した値になった時は充電を停止させ
て前記第二コンデンサを充電させ、前記角度位置検出装
置に第二の検出信号が発生すると前記第二コンデンサを
放電させ、この第二コンデンサの放電終了後前記第一コ
ンデンサを放電させてその放電終了時点を点火時期とし
て点火信号を発生すると共に、前記第一コンデンサの充
電量が前記設定値に達する前に角度位置検出装置に第二
の検出信号が発生した時はこの第二の検出信号の発生時
点より第一コンデンサを放電させてその終了時点を点火
時期として点火信号を発生する点火信号発生回路を備え
るから、低速より高速まで安定した点火時期が得られる
と共に、コンデンサを２つ用いることによって実質的に
コンデンサの端子電圧が２つのコンデンサの端子電圧の
和と等しくなり、特に高速域の精度を落とすことなく低
速域の安定を増すことができるという優れた効果がある
。

さらに、第二充放電電流制御回路による前記第二コンデ
ンサの充放電電流を第一充電電流制御回路による前記第
一コンデンサの充放電電流より各々同比率で小さくさせ
たから、極く低速域においてもコンデンサが飽和するこ
となく、より一層低速域の安定性を増すことができると
いう優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ、Ｂは従来装置を示すブロック図とそのタイム
チャート、第２図は本発明装置の一実施を 例を示すブロック図、第３図は第１図図示の本発明装置
の詳細回路を示す電気結線図、第４図ａ〜ｉは第３図図
示の本発明装置の作動説明に供する各部信号波形図、第
５図は第３図図示の本発明装置における角度位置検出装
置および機関状態検出器部分の詳細回路の一実施例を示
す電気回路図である。 １・・・・・・角度位置検出装置、２．ｌＬ１２，１３
゜１４・・・・・・第一充放電電流制御回路を構成する
機関状態検出器、アナログスイッチ、充電抵抗、アナロ
グスイッチ、放電抵抗、２，２１，２２，２３゜２４・
・・・・・第二充放電電流制御回路を構成する機関状態
検出器、アナログスイッチ、充電抵抗、アナログスイッ
チ、放電抵抗、１５，２５・・・・・・第一、第二コン
デンサ、３０，４０，５０，６０・・・・・・点火信号
発生回路を構成する第一、第二、第三比較器と制御回路
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関の点火装置における点火時期を電子的に調
   整する内燃機関用電子式点火時期調整装置であって以下
   のものよりなる。 （ａ） 内燃機関の異なる複数の回転角度位置を検出
   して検出信号を発生する角度位置検出装置、（ｂ）
   第一コンデンサ、 （Ｃ） この第一コンデンサに接続され、この第一コ
   ンデンサを任意の充電電流および放電電流で充放電する
   第一充放電電流制御回路、 （ｄ） 第二コンデンサ、 （ｅ） この第二コンデンサに接続され、この第二コ
   ンデンサを任意の充電電流および放電電流で充放電する
   第二充放電電流制御回路、 （ｆ） 前記第一、第二コンデンサと前記角度位置検
   出装置と前記第一、第二コンデンサ充放電電流制御回路
   とに接続され、この角度位置検出装置に発生する第一の
   検出信号によって前記第一充放電電流制御回路により前
   記第一コンデンサの充電を行い、その充電量があらかじ
   め設定した値になった時は充電を停止させて前記第２コ
   ンデンサを前記第二充放電電流制御回路により充電させ
   、前記角度位置検出装置に第二の検出信号が発生すると
   前記第二充放電電流制御回路により前記第二コンデンサ
   を放電させ、この第二コンデンサの放電終了後前記第一
   コンデンサ充放電電流制御回路により前記第一コンデン
   サを放電させてその放電終了時点を点火時期として点火
   信号を発生すると共に、前記第一コンデンサの充電量が
   前記設定値に達する前に前記角度位置検出装置に第二の
   検出信号が発生した時はこの第二の検出信号の発生時点
   より前記第一コンデンサを放電させてその放電終了時点
   を点火時期として点火信号を発生する点火信号発生回路
   。 ２ ＠記第二充放電電流制御回路による前記第二コンデ
   ンサの充放電電流を前記第一充放電電流制御回路による
   前記第一コンデンサの充放電電流より各々同比率で小さ
   くさせたことを特徴とする特許請求の範囲１記載の内燃
   機関用電子式点火時期調整装置。