JPS5979072A - 内燃機関用点火装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は機関の過回転を防止するために高速領域で点火
位置を遅らせる点火位置制御回路を備えた内燃機関用点
火装置に関するものである。

従来機関の過回転を防止する回路を備えた内燃機関用点
火装置として、機関の回転数（ｒ　ｐｍ　）が設定値に
達したときに点火動作を停止させるようにしたものが多
く用いられていたが、点火動作を停止させると未燃焼ガ
スが排出されたυ、過回転防止動作が開始される回転数
と過回転防止動作が解除される回転数とが不一致になる
ヒステリシスが生じたシする欠点があった。特にヒステ
リシスが生じると、回転数が設定値よりも低い値に低下
するまで点火動作が再開されないため、点火プラグが未
燃焼ガスで濡れて着火が困難になった夛、バツクファイ
アが生じたシする欠点があった。そこで、機関の回転数
が設定値に達したときに点火位置を遅らせることによシ
回転数の上昇を抑えるようにした装置が提案されたが、
従来のこの種の装置では、回転数を検出するためにポン
グアラグ回路を用いていたため応答遅れが大きく、回転
数が急上昇した場合や急下降した場合に正確な過回転防
止動作が行なわれないという欠点があった□本発明の目
的は、未燃焼ガスを排出させることがない上に過回転防
止動作にヒステリシスが生じることがなく、しかも応答
遅れを少なくした過回転防止回路付きの内燃機関用点火
装置を提供することにある。

本発明は、点火コイルの１次電流を制御する１次電流制
御用半導体スイッチの動作によｐ点火用の高電圧を発生
させる点火回路と、前記内燃機関の回転に同期して交流
電圧を誘起し一方の半サイクルの出力で前記点火回路に
点火エネルギーを与えるように該点火回路に接続された
エキサイタコイルと、前記内燃機関の回転に同期して発
生する信号電圧が第１の閾値に達したときに前記１次電
流制御用半導体スイッチのトリガ信号入力端子に点火タ
イミング信号を与えて点火動作を行なわせる点火タイミ
ング信号供給回路と、前記内燃機関の回転数が設定値に
達したときに前記１次電流制御用半導体スイッチの動作
位置を遅らせるように制御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１次電流制御用
半導体スイッチのトリが信号入力端子間に対して並列に
接続された電流制限素子と遅角用サイリスタとの直列回
路と、前記信号電圧が前記第１の閾値より低い第２の閾
値に達したときに前記遅角用サイリスタのダートに点弧
信号を与える点弧信号供給回路と、前記信号電圧によシ
一定の時定数で充電される設定回転数決定用コンデンサ
と、前記設定回転数決定用コンデンサの端子電圧が前記
第２の閾値よシ低い第３の閾値未満のときに前記遅角用
サイリスタに前記点弧信号が与えられるのを許容し前記
設定回転数決定用コンデンサの端子電圧が前記第３の閾
値以上になっているときに前記遅角用サイリスタに点弧
信号が与えられるのを阻止する遅角用サイリスク制御回
路とによυ前記点火位置制御回路を構成したことを特徴
とするものである。

以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の第１の実施例を示したもので、同図に
おいて１μｍ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、
２次コイル１ｂの両端に接続された点火ブラダである。

１次コイル１ａの一端はカソードを接地したダイオード
３のアノードに接続され、他端はコンデンサ４の一端に
接続されている。コンデンサ４の他端はカソードをダイ
オード３のアノードに接続した１次電流制御用半導体ス
イッチと鴎てのサイリスタ５のアノ−げに接続され、サ
イリスタ５のダートカソード間には抵抗６が並列接続さ
れている。１次コイル１ａの両端にはカソードを接地側
に向けてダイオード７が並列接続され、以上の各部によ
りコンデンサ放電式の点火回路８が構成されている。

上記点火回路に点火エネルギを与えるため、図示しない
磁石発電機内にエキサイタコイル９が設けられている。

この磁石発電機は機関にょシ駆動され、エキサイタコイ
ル９には機関の回転に同期して交流電圧が誘起する。エ
キサイタコイル９の一端は接地され、他端はダイオード
１ｏ全通してサイリスタ５のアノードに接続されている
。したがってエキサイタコイル９の図示の実線矢印方向
の一方の半サイクルの出力電圧（以下正方向電圧という
。）υ。によりダイオード１０を通してコンデンサ４が
図示の極性に充電される。エキサイタコイル９の図示の
破線矢印方向の、他方の半サイクルの出力電圧（以下負
方向電圧という。）ν０′からサイリスタ５を制御する
ための信号電圧を得るため、アノードが接地されたダイ
オード１１が設けられ、このダイオードのカソードには
、抵抗１３の一端が接続されている。抵抗１３の他端は
ダイオード１４のアノードに接続され、ダイオード１４
のカソードはエキサイタコイル９の非接地側端子に接続
されている。抵抗１３とダイオ−ＰＩ３のアノードとの
接続点はサイリスタ５のカソードに接続され、抵抗１３
とダイオード１１０カソードとの接続点はアノードをサ
イリスタ５のダートに接続した第１のツェナーダイオー
ド１５のカソードに接続されている。

上記ダイオード１１．抵抗１３．ダイオード１４及び第
１のツェナーダイオード１５によシ、エキサイタコイル
９の負方向電圧によりサイリスク（１次電流制御用半導
体スイッチ）５のダート（トリガ信号入力端子）に点火
タイミング信号を与える点火タイミング信号供給回路が
構成されている。即ち、エキサイタコイル９に負方向電
圧が誘起すると、エキサイタコイル９→ダイオード１１
→抵抗１３→ダイオード１４→エキサイタコイル９の経
路で電流が流れ、抵抗１３の両端に信号電圧ｖ１が現わ
れる。この信号電圧ｖ１がツェナーダイオード１５のツ
ェナー電圧■ｚ１に相当する第１の閾値に達すると、こ
のツェナーダイオード１５を通してサイリスタ５のダー
トに点火タイミング信号が入り、サイリスタ５が導通す
る。これによシコンデンサ４の電荷がサイリスタ５及び
１次コイル１ａを通して放電し、１次コイル１ａに大き
な電流変化が生じる。この電流変化によ多点火コイルの
鉄心中で大きな磁束変化が生じ、２次コイル１ｂに点火
用の高電圧が誘起する。この高電圧は点火グラブ２に印
加され、点火プラグ２に火花が生じて機関が点火される
。

機関の回転数が設定値に達したときに機関の点火位置を
遅らせるように制御するため、点火位置制御回路１６が
設けられている。この制御回路は、電流制限素子として
の可変抵抗器１７と、遅角用サイリスク１８との直列回
路とを備え、この直列回路はツェナーダイオード１５を
通してサイリスタ（１次電流制御用半導体スイッチ）５
のダートカソード間（トリが信号入力端子間）に対して
並列に接続されている。サイリスタ１８０カソードは前
記ダイオード３を通して接地され、このサイリスクのゲ
ートカソード間に抵抗１９が並列に接続されている。サ
イリスタ１８のｆｆ−）に第２のツェナーダイオード２
０のアノードが接続され、ツェナーダイオード２０のカ
ソードは抵抗２１を通して抵抗１３の非接地側の端子に
接続されている。ツェナーダイオード２０のツェナー電
圧ｖ２□は、第１のツェナーダイオード１５のツェナー
電圧Ｖ、よりも低く設定され、抵抗２１及びツェナーダ
イオード２０によシ、抵抗１３の両端に得られる信号電
圧が前記第１の閾値よシ低い第２の閾値（ツェナー電圧
ｖ７２）に達したときにサイリスタ１８に点弧信号を与
える点弧信号供給回路が構成されている。

サイリスタ１８のｆ−トには壕だエミッタが前記ダイオ
ード３を通して接地されたトランジスタ２２のコレクタ
が接続され、このトランジスタ２２のペースエミッタ間
には抵抗２３が並列接続されている。また抵抗１３０両
端に設定回転数決定用可変抵抗器２４と設定回転数決定
用コンデンサ２５との直列回路が並列接続され、抵抗１
３の両端に得られる信号電圧ｖ１によυ可変抵抗器２４
を通してコンデンサ２５が一定の時定数で充電されるよ
うになっている。コンデンサ２５と可変抵抗器２４との
接続点に第３のツェナーダイオード２６のカソードが接
続され、ツェナーダイオード２６のアノードがトランジ
スタ２２のペースに接続されている。第３のツェナーダ
イオード２６のツェナー電圧ｖ２．は第２のツェナーダ
イオード２０のツェナー電圧ｖ２□よシ低く設定され、
この第３のツェナーダイオード２６、抵抗２３及びトラ
ンジスタ２２により、設定回転数決定用コンデンサ２５
の端子電圧が第３のツェナーダイオード２６のツェナー
電圧に相当する第３の閾値未満のときに遅角用サイリス
ク１８に点弧信号が与えられるのを許容し、設定回転数
決定用コンデンサ２５の端子電圧が第３の閾値以上にな
っているときに遅角用サイリスタ１８に点弧信号が与え
られるのを阻止する遅角用サイリスク制御回路が構成さ
れている。また抵抗１３とダイオード１１０カソードと
の接続点にカソードをサイリスタ５のアノードに接続し
たダイオード２７のアノードが接続され、サイリスタ５
の導通時にコンデンサ２５の電荷が可変抵抗器２４、ダ
イオード２７及びサイリスタ５全通して急速放電するよ
うになっているＯ 次に第２図及び第３図を参照して上記点火装置の動作を
説明する。エキサイタコイル９に正方向電圧ｖ６が発生
すると、エキサイクコイル９→ダイオード１０→コンデ
ンサ４→ダイオード７及び１次コイル１ａ→エキサイタ
コイル９の経路でコンデンサ４が充電される。次にエキ
サイタコイル９に負方向電圧υ。′が発生すると、エキ
サイタコイル９→ダイオード１１→抵抗１３→ダイオー
ド１４→エキサイタコイル９の経路で電流が流れ、抵抗
１３０両端に信号電圧ｖ１が現われる。この信号電圧ｖ
１は可変抵抗器２４を通してコンデンサ２５に印加され
るため、コンデンサ２５は一定の時定数で図示の極性に
充電される。機関の回転数Ｎが設定値ＮＩｌ未溝の場合
には、第２図に示すように、機関の回転角θ。で信号電
圧ｖ１及びコンデンサ２５の端子電圧ｖ２が立上った後
、角度θ１で先ずコンデンサ２５の端子電圧ｖ２が第３
のツェナーダイオード２６のツェナー電圧ｖ２．に達し
、次いで角度θｌで信号電圧ｖ１が第１のツェナーダイ
オード１５のツェナー電圧ｖ２１に達する。角度θ１で
電圧Ｖ２がツェナー電圧ｖ７３に達すると、トランジス
タ２２にペース電流が流れるためこのトランジスタ２２
が導通し、サイリスタ１８のｒ−１・に点弧信号が入る
のを明止する。角度θ１で信号電圧Ｖ１がツェナー電圧
ｖ２．に達するとサイリスタ５に点火タイミング信号が
入シ、このサイリスタ５が導通する。したがってコンデ
ンサ４の電荷がサイリスタ５及び１次コイル１ａを通し
て放電し、２次コイル１ｂに点火用の高電圧が発生して
点火動作が行なわれる。機関の回転数の上昇に伴って信
号電圧ｖ１の波高値が高くな９その立上シが早くなるた
め、信号電圧ｖ１がツェナー電圧ｖ７．に達する角度が
進み、点火位置が進んでいく。

機関の回転数Ｎが設定値Ｎ１以上になると、第３図に示
すように、コンデンサ２５の端子°電圧ｖ２がツ、ナー
電圧Ｖ、に達する角度θ１よシも位相が進んだ角度θ３
で信号電圧ｖ１が第２のツェナーダイオード２０のツェ
ナー電圧Ｖつ２に達するため、サイリスタ１８に点弧信
号が入シ、このサイリスク１８が導通する。サイリスク
１８が導通すると可変抵抗器１７が抵抗１３に対して並
列に接続されるため、信号電圧ｖ１が低下する。この信
号電圧ｖ１はやがて角度θｌ′でツェナーダイオード１
５のツェナー電圧Ｖ、に達し、この角度θｉ′で点火動
作が行なわれる。上記のように信号’ｆＪＬＦＥＶ１は
角度θａでサイリスタ１８の導通により低下するため、
信号電圧ｖ１がツェナー電圧Ｖ、に達する角度（点火位
置）θｌ′は、角度０．Ｌでサイリスタ１８が導通しな
かったとした場合に信号電圧ｖ１がツェナー電圧ｖ２．
に達する角度θｌ”よシも遅れることになる。したがっ
て、点火位置の回転数Ｎに対する特性は第４図に示すよ
うに設定回転数Ｎｓでステツブ状に点火位置が遅角する
特性になる。この点火位置の遅角によシ機関の回転数の
上昇が抑えられ、回転数が設定値以下に引下げられる。

尚第４図においてＴＤＣは機関の上死点を示している。

本発明の装置においては、遅角用サイリスタ１８に直列
接続された電流制限素子の抵抗値を変えることによシ、
設定回転数における遅角量を調整することができ、また
コンデンサ２５の充電時定数を調整することによシ回転
数の設定値を変えることができる。上記実施例では、第
４図に破線で示したように、可変抵抗器１７の抵抗値Ｒ
１７を小さくすることによシ遅角′Ｉｋを増大させるこ
とができ、また可変抵抗器２４の抵抗値Ｒ２４を小さく
することによシ回転数の設定値Ｎ、４’ｉ高い方に変化
させることができる。このように、本発明によれば、過
回転防止動作が開始される回転数の設定値と点火位置の
遅角量とを任意に調整することができる。尚第１図の実
施例においてコンデンサ２５は、サイリスタ５の導通時
に抵抗２４、ダイオード２７及びサイリスタ５を通して
急速に放電するため、毎サイクル同一条件でコンデンサ
２５の充放電が繰シ返される。したがってヒステリシス
が生じることがなく、過回転防止動作が開始される向転
数と過回転防止動作が解除される回転数とを一致させる
ことができる。また回転数検出のためのポンプアップ回
路を用いないので、応答を高めることができ、回転数の
急上昇時及び急下降時にも正確な動作を行なわせること
ができる。尚従来のようにポンプアップ回路を用いて回
転数を検出する場合には、機関の回転に同期して電圧を
発生するコイルの出力によシ充電される比較的小容量の
第１のコンデンサと、このコンデンサの電荷によυ充電
される大容量の第２のコンデンサとを必要とする。この
ように従来の装置では回転数の検出のために２個のコン
デンサを必要とする上に、その一方として大容量のもの
が必要になるため、装置が大形化し、高価になるのを避
けられなかった。これに対し、本発明においては、小容
量の１個の設定回転数決定用コンデンサ２５を設ければ
よいので、回路を簡単にすることができ、装置の小形化
と価格の低減とを図ることができる。

ｔ。

次に、第５図は本発明の第２の実施例を示したもので、
第１図の実施例と相違するのは、第２のツェナーダイオ
ード２０’（ｉｌ−）ランゾスタ２２のコレクタとサイ
リスタ１８のダートとの間に挿入した点である。その他
の構成及び動作は第１図の例と同様である。

第６図は本発明の第３の実施例を示したもので、この実
施例において点火回路８は、サイリスタ５のカソードが
直接接地されている点を除き第１図と同様に構成されて
いる。サイリスタ５のダートカソード間にはアノードを
接地側に向けたダイオード２８が並列接続され、サイリ
スタ５のダートには抵抗２９全通してコンデンサ３ｏの
一端が接続されている。コンデンサ３ｏの他端はアノー
ドを接地したサイリスタ３１のカソードに接続され、サ
イリスタ３１のゲートカソード間には抵抗３２が並列接
続されている。サイリスタ３１のダート及びアノードに
はそれぞれ第１のツェナーダイオード１５のアノード及
びカソードが接続され、サイリスタ３１のカソード及び
エキサイタコイル９の非接地側端子にそれぞれダイオー
ド１４のアノード及びカソードが接続されている。ダイ
オード２８、抵抗２９、コンデンサ３０．サイリスタ３
１、抵抗３２、ツェナーダイオード１５及びダイオード
１４にょシサイリスタ５に点火タイミング信号を与える
点火タイミング信号供給回路が構成されている。抵抗１
３はサイリスタ３１の両端に並列接続され、この抵抗１
３の両端に信号電圧ｖ１が現われるようになっている。

点火位置制御回路１６は第１図に示した例と同様に構成
されているが、この例では遅角用サイリスタ１８のカソ
ードがサイリスタ３１のカソードに接続され、サイリス
タエ８のアノードが可変抵抗器１７全通してサイリスタ
３１のアノード（接地）に接続されている。

第６図に示した実施例においては、エキサイタコイル９
に負方向電圧υ。′が発生したときにエキサイタコイル
９→ダイオード２８→抵抗２９→コンデンサ３０→ダイ
オード１４→エキサイタコイル９の経路及びエキサイタ
コイル９→抵抗１３→ダイオード１４→エキサイタコイ
ル９の経路で電流が流れ、コンデンサ３０が図示の極性
に充電される。このコンデンサ３０の充電が進むにつれ
て抵抗１３の両端に得られる信号電圧１３が上昇して行
き、この信号電圧ｖ１が第１の閾値に達するとツェナー
ダイオード１５が導通してサイリスタ３１に点弧信号が
入る。これによシサイリスタ３１が導通し、コンデンサ
３ｏの電荷が抵抗２９、サイリスタ５のゲートカソード
間及びサイリスタ３１を通して放電する。この放電電流
によりサイリスタ５に点火タイミング信号が与えられ、
点火動作が行なわれる。抵抗１３の両端に現われる信号
電圧ｖ１はまた可変抵抗器２４全通してコンデンサ２５
に印加されるため、このコンデンサ２５が一定の時定数
で充電される。機関の回転数が設定値未満の場合には、
信号電圧ｖ１がツェナーダイオード１５を導通させるレ
ベルに達する前にコンデンサ２５の端子電圧がツェナー
ダイオード２６のツェナー電圧に達してトランジスタ２
２を導通させるためサイリスタ１８は導通せず、過回転
防止動作は行なわれない。回転数が設定値以上になると
、コンデンサ２５の端子電圧ｖ２がツェナーダイオード
２６のツェナー電圧に達する以前に信号電圧ｖ１がツェ
ナーダイオード２０のツェナー電圧以上になるためサイ
リスタ１８が導通し、過回転防止動作が行なわれる。

第７図は本発明の第４の実施例を示したもので、この実
施例ではエキサイタコイル９と別個に信号コイル３５が
設けられ、この信号コイル３５の出力がダイオード３６
ｔ−介して抵抗１３の両端に印〃口されている。またサ
イリスタ５のカソードが直接接地されている。その他の
構成は第１図の例と同様である。この第７図に示した例
では、機関の所定の回転角度位置で信号コイル３５が信
号電圧を発生し、この信号電圧が第１の閾値に達したと
きにツェナーダイオード１５を通してサイリスタ５に点
火タイミング信号が与えられる。その他の動作は第１図
の例と同様である。

上記の各実施例ではコンデンサ放電式の点火回路８を用
いたが１、本発明はエキサイタコイル９０半波の出力で
点火エネルギが与えられる点火回路を用いる場合に広く
適用できる。例えばエキサイタコイルから１次電流制御
用半導体スイッチを通して流しておいた電流を点火位置
でし中断することによシエキサイタコイルに高電圧を誘
起させ、この高電圧を更に点火コイルで昇圧して点火用
の高電圧を得るようにした電流しゃ新形の点火回路が用
いられる場合にも本発明を適用できる。

以上のよ５に本発明によれば、ポンプアップ回路による
回転数検出回路を設ける必要がないので、応答遅れを少
なくすることができ、回転数が急上昇した場合や急下降
した場合にも正確な過回転防止動作を行なわせることが
でき、また過回転防止動作にヒステリシスが生じること
もない。更に未燃焼ガスが排出されることがないので、
点火グラブが濡れたシ、パックファイアが生じたシする
のを防ぐことができる・

【図面の簡単な説明】

第１図、第５図、第６図及び第７図はそれぞれ本発明の
異なる実施例を示す接続図、第２図及び第３図は本発明
の詳細な説明する信号波形図、第４図は本発明によシ得
られる点火位置の回転数に対する特性の一例を示した線
図である。 １・・・点火コイル、２・・・点火プラグ、４・・・コ
ンデンサ、５・・・サイリスタ（１次電流制御用半導体
スイッチ）、９・・・エキサイタコイル、１１・・・ダ
イオード、１３・・・抵抗、１４・・・ダイオード、１
５・・・ツェナーダイオード、１６・・・点火位置制御
回路、１７・・・可変抵抗器（電流制限手段）、工８・
・・遅角用サイリスク、２０・・・ツェナーダイオード
、２２・・・トランジスタ、２４・・・可変抵抗器、２
５・・・設定回転数決定用コンデンサ、２６・・・ツェ
ナーダイオード。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）点火コイルの１次電流を制御する１次電流制御用
   半導体スイッチの動作によシ点火用の高電圧を発生させ
   る点火回路と、前記内燃機関の回転に同期して交流電圧
   を誘起し一方の半サイクルの出力で前記点火回路に点火
   エネルギーを与えるように該点火回路に接続されたエキ
   サイタコイルと、前記内燃機関の回転に同期して発生す
   る信号電圧が第１の閾値に達したときに前記１次電流制
   御用半導体スイッチのトリガ信号入力端子に点火タイミ
   ング信号を与えて点火動作を行なわせる点火タイミング
   信号供給回路と、前記内燃機関の回転数が設定値に達し
   たときに前記１次電流制御用半導体スイッチの動作位置
   を遅らせるように制御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、
   前記・１次電流制御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た電流制限素子と遅角用
   サイリスクとの直列回路と、前記信号電圧が前記第１の
   閾値より低い第２の閾値に達したときに前記遅角用サイ
   リスタのダートに点弧信号を与える点弧信号供給回路と
   、前記信号電圧によシ一定の時定数で充電される設定回
   転数決定用コンデンサと、前記設定回転数決定用コンデ
   ンサの端子電圧が前記第２の閾値よシ低い第３の閾値未
   満のときに前記遅角用サイリスタに前記点弧信号が与え
   られるのを許容し前記改定回転数決定用コンデンサの端
   子電圧が前記第３の閾値以上になっているときに前記遅
   角用サイリスタに点弧信号が与えられるのを阻止する遅
   角用サイリスタ制御回路と全具備し九ことを特徴とする
   内燃機関用点火装置。
2. （２）前記信号電圧は前記エキサイタコイルの他方の半
   サイクルの出力電圧によシ与えられる特許請求の範囲第
   １項に記載の内燃機関用点火装置。
3. （３）前記信号電圧は前記エキサイタコイルとは別個に
   設けられた信号コイルの出力電圧で与えられる特許請求
   の範囲第１項に記載の内燃機関用点火装置。