JPS599752B2 - マグネト点火装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は無接点式のマグネト用電子式点火装置に関する
もので、特に機関の回転に応じて、その点火時期を制御
するものに関するものである。

従来、この種の機関点火装置は、機関の点火時期に発生
する点火信号によりサイリスタやトランジスタの如き半
導体開閉素子を開閉させて点火コイルの２次側に点火電
圧を発生させるものであるから、機関の回転に同期して
発生する点火信号波形によって、点火時期はおのずと決
定されてしまうことになる。

すなわち、低速域のケツチン防止のための進角程度であ
れば、応えることができていたが、中速から高速回転域
で機関の馬力維持のための遅角特性等が要求された場合
はその要求に応えることが出来ないという欠点があった
。

この発明は、上記欠点を解消し、しかも以下に述べる中
速から高速にかけて精度のよい点火時期特性を得ると共
に万一制御回路に不調をきたした場合、従来の点火信号
波形による進角制御に戻すことが可能なるマグネト点火
装置を提供するものである。

以下、この発明を第１図乃至第６図に示す実施例につい
て説明する。

まず、ＣＤＩ式マグネト点火装置を示す第１図において
、１は電源装置である図示しないマグネトの発電コイル
で、機関の回転に同期して正負の交流電圧を発生する。

２，３はこの発電コイルの出力を整流するダイオード、
４はこのダイオード２により整流された上記発電コイル
１の出力により充電されるコンデンサ、５はこのコンデ
ンサの放電回路に接続された点火コイルで、上記コンデ
ンサ４と直列接続された１次コイル５ａ・点火プラグ６
に接続された２次コイル５ｂとからなる。

７は上記コンデンサ４の放電回路に設けられた開閉素子
であるサイリスタで、このサイリスタ７の導通時に上記
コンデンサ４の充電々荷が上記１次コイルに放電される
。

８は第１の角度位置検出装置である点火信号発生用の信
号コイルで、機関の回転に同期し、その機関の所定のク
ランク位置に対応した第１の角度信号ａを発生する。

１０は第２の角度位置検出装置である点火信号発生用の
信号コイルで、上記第１の角度信号ａの発生位置よりも
θ度遅れたクランク位置に対応し角度巾の広い第２の角
度信号ｂを発生する。

９，１１は逆流阻止用のダイオード、１２，１３は上記
サイリスタ７のゲートに接続された抵抗、１４は上記第
２の角度信号ｂをアースに側路するように接続されたト
ランジスタ、１５は上記第１の角度信号ａによって演算
開始し機関の運転状態に応じた点火時期を演算する点火
時期演算回路で、この出力は抵抗１６を介して上記トラ
ンジスタ１４のベースに接続されている。

上記抵抗１６とトランジスタ１４で上記信号コイル１０
の出力電圧ｂを側略する制御回路３０を構成している。

上述の点火時期演算回路１５の詳細は第３図用い又後述
する。

次に、第２図は第１と第２の角度位置位置検出装置の機
構部を示すもので、図において、１７は磁石発電機の機
状のフライホイル２０はその内周面に固着された複数の
永久磁石、これら永久磁石２０は互いに異極をなして隣
接する。

１８は磁気変調部である穴または切欠きで、フライホイ
ル１７の円周上の等角度位置に２ケ所設けてあり、この
磁気変調部（穴）１８の円周方向角度幅は永久蒸石２０
のそれよりは小さく設定している。

１９はこのフライホイル１１と径方向に微少間隙を介し
て対設された第１のステータコアで、上記信号コイル８
が巻回されており、上記フライホイル１７の回転に伴う
磁気変調部１８との離接により上記信号コイル８に信号
電圧を発生させる。

２１は上記永久磁石２０と径方向に微少間隙を介して対
設された第２のステータコアで、上記信号コイル１０が
巻回応れており、フライホイル１Ｔの回転に伴う永久磁
石２０の回転により上記信号コイル８の角度巾よりは広
い角度幅をもつ信号電圧を信号コイル１０に発生させる
。

次に第３図は点火時期演算回路１５の詳細回路であり、
図において２２は上記信号コイル８の出力を波形整形す
る波形整形回路で、抵抗２２１，２２２，２２３、電圧
比較器（以下コンパレータと称す）２２４、コンデンサ
２２５、ダイオード２２６からなる。

２３はフリツプフロツプ回路、２４はこのフリツプフロ
ツプ回路２３に接続され、機関回転数に応じて所定の出
力を発生する演算回路で、抵抗２４１ ，２４２，２４
３，２４６，２４７ダイオード２４４，２４５、コンデ
ンサ２４０、演算増巾器（以下オペアンプと称す）２４
８、電圧比較器（以下コンパレータと称す）２４９から
なる。

２５け上記信号コイル８の出力信号ａの整形出力を回転
数信号としてとらえ回転数に比例した直流電圧に変換す
る回転数一電圧変換回路（以下Ｆ−Ｖ回路と称す）であ
る。

上記フリツプフロツプ回路２３の一方の入力端子Ｓは、
上記波形整形回路２２の出力端に接続され、他方の入力
端子Ｒは上記コンパレータ２４９の出力端に接続されて
いる。

壕だ、フリツプフロツプ回路２３の一方の出力端子Ｑは
抵抗２４２を介してオペアンプ２４８の反転入力端子（
以下（ニ）端子と称す）に接続されているとともにダイ
オード２４５と抵抗２４３の直列回路を介して上記オペ
アンプ２４８の（ヘ）端子に接続されている。

上記オペアンプ２４８の非反転入力端子（以下（ト）端
子と称す）は抵抗２４１・ダイオード２４４を介して上
記Ｆ−Ｖ回路２５の出力端子に接続されるとともに、抵
抗２４６と２４７で図示しない定電源を分圧してバイア
スされている。

オペアンプ２４８の出力端子は上記コンパレータ２４９
の（ニ）端子に接続されているとともにコンデンサ２４
０を介してオペアンプ２４８の（→端子に接続されてい
るコンパレータ２４９の非反転入力端子（ト）は接地さ
れている。

第４図は上記Ｆ−Ｖ回路２５の出力特性を示すもので、
２５０はその特性の一例であり、図では直線的に変化す
る場合を示す。

また、この特性２５０は図に示すように、回転数Ｎ２の
ときの電圧Ｖｒ１がオペアンプ２４８のバイアス電圧と
等しく設定してある。

従って、オペアンプ２４８の（ト）端子電圧は特性２５
１のように変化する。

次に第５図は第３図に示す回路中各点Ａ−Ｇの出力波形
を示するもので、横軸は時間、縦軸は電圧夫々タイムチ
ャートを表わす。

図中ａは機関クランクの角度位置を示し、該Ｍは機関の
要求する最大進角位置よりも所定だけ進んだ位置を示し
、第１の角度信号ｂを発生する。

Ｓは第２の角度信号ｇの発生位置を示し、Ｔは機関の上
死点を示す。

次に、実施例の動作を説明する。

まず、第１図に示すＣＤＩ式のマグネット点火装置にあ
っては、電源コイル１の整流出力によりコンデンサ４を
図示極性に充電し、その充電電荷を機関の点火時期、即
ち信号コイル８の出力電圧ａを入力すると点火時期演算
回路１５の出力発生時期もしくは信号コイル１０の出力
電圧ｂの発生時期にサイリスタ７を導通させて点火コイ
ル５の１次コイル５ａに放電し、その２次コイル５ｂに
高電圧を発生させ、点火プラグ６に火花を飛ばすもので
ある。

さて本発明の要旨であるサイリスタ７の導通時期制御、
即ち点火時期の制御について第６図に示す点火時期特性
図用いて詳細に説明する。

ここで、説明の便宜上機関が第６図に示す回転数Ｎ２よ
りも高くＮ３よりも低い回転数で一定速で回転しており
、且つその場合の点火進角度が零ではな〈Ｔ位置から角
度αだけ進んだ位置にあると動作は次のようになる。

まず、Ｆ−Ｖ回路２５は機関の回転数に対応した出力電
圧をカウントまたは積分し、その出力電圧２５０はバイ
アス電圧Ｖｒｌよりも高い値にある。

この出力電圧２５０はオペアンプ２４８の入力電圧とな
り、そのオペアンプ２４８の（イ）端子電圧２５１は第
４図に示す如く回転の上昇に伴ない直線的に変化する。

一方、フリツプフロツプ回路２３ぱ機関の角度位置Ｍに
おける出力電圧Ｃのハイレベルへの立上がりによりセッ
トされ、その出力電圧Ｅはハイレベルとなる。

出力電圧Ｅがノ・イレベルになると第３図の図示極性に
充電されていたコンデンサ２４０は下式に示す電流１２
で放電し始める。

上式から理解できるようにこの放電電流１２の大きさは
、抵抗２４２の抵抗値が一定であればオペアンプ２４８
の（イ）端子電圧２５１に依存し、結局Ｆ−Ｖ回路２５
の出力電圧２５０に依存することになる。

つまり、機関の回転数の上昇に゜伴ない放電電流１２は
小さくなり、従って、オペアンプ２４８の出力電圧Ｄの
傾きは緩やかになり、フリツプフロツプ２３のハイレベ
ルの出力電圧Ｅの角度巾は狭くなる。

以上のようにして得られたハイレベルの出力電圧Ｅの角
度巾が演算回路２４の演算結果に相当するものである。

次に、コンデンサ２４０の放電開始によりオペアンプ２
４８の出力電圧Ｄは第５図に示すように降下し、零電圧
に達するとコンパレータ２４９は正のパルス電圧を発生
し、この正のパルス電圧がフリツプ７ロツプ回路２３の
リセット入力となる。

フリツプフロツプ回路２３は、その入力端子Ｒに上記リ
セットパルスが入るとリセットされ、その出力電圧Ｅは
ローレベルになる。

以上のようにしてフリツプフロツプ回路２３の出力電圧
Ｅがローレベルになると第３図に示したコンデンサ２４
０は再び図示極性に下式に示す電流１１で充電され始め
る。

上式から理解できるように、この充電電流１１の大きさ
は抵抗２４３，２４２の抵抗値が一定であればオペアン
プ２４８の（イ）端子電圧２５１に依存し、結局Ｆ−Ｖ
回路２３の出力電圧２５０に依存することになり、回転
数の上昇に伴ない充電電流１１は大きくなり、従ってオ
ペアンプ２４８の出力電圧Ｄの傾きは急峻となる。

以上のようにこの領域では回転数の上昇とともにフリツ
プ７ロツプ２３のハイレベル出力電圧Ｅの角度巾が広く
なることになる。

こ＼で上述した動作で得られた演算回路１５の出力電圧
Ｅをトランジスタ１４のベースに抵抗１６を介して供給
すればトランジスタ１４は出力電圧Ｅの・・イレベル期
間導通して信号コイル１０の出力ｂ即ち第５図Ｇに示す
如く電圧の一部を側略するためサイリスタ７のゲート信
号は第５図Ｇの電圧波形となる。

即ち、機関の回転数がＮ１からＮ３までの回転領域にあ
ってはその回転数の上昇に伴ないフリツプフロツプ２３
の出力電圧Ｅのハイレベルからローレベルへの立下り時
期が徐々に遅れ、従ってサイリスタＩの導通時期が遅れ
るため点火時期は機関の回転数の上昇につれ遅角される
ことになる。

そして、機関の回転数がＮ３に達すると、Ｆ−Ｖ回路２
５の出力電圧２５０並びにオペアンプ２４８の（イ）端
子電圧２５１は一定となるため、コンデンサ２４０の充
放電流ｉ１ ， ｉ２は回転数とは無関係に一定の値と
なる。

その結果、フリップフロップ２３の出力電圧Ｅのハイレ
ベルからローレベルへの立下り時期が、機関の回転数の
上昇に拘わらず一定となり、従って機関の点火時期は遅
角したのちは第６図の２８の通り一定となる。

一方、第６図に示す回転数Ｎ２よりは低＜Ｎ１よりも高
い領域の動作について説明する。

この回転領域でも、演算回路１５は上述の通り、機関の
回転に応じた演算結果、即ち、フリップフロップ２３の
１［圧Ｅのー・イレベルカラローレヘルへの立下り時時
が、回転に応じ変化するのであるが、信号コイル１０の
出力電圧ｂ（第５図に示すＦ）が、第５図Ｇの右端に示
す如く、フリップフロップ２３の出力電圧Ｅのハイレベ
ルの間にサイリスタ１のトリガ電圧ｖＧに達していない
ので演算回路１５の演算結果は点火時期の制御に寄与し
ない。

従って、この回転領域では、角度巾の広い信号コイル１
０の出力電圧波形ｂ（第５図に示すＧ）のみによりサイ
リスタ７の導通時期を制御することになり、第６図の如
き進角特性が得られる。

尚これは、角度巾の広い信号コイル１０の出力電圧が回
転の上昇と共に成長し上死点Ｔに対しサイリスタ７のト
リガ電圧ＶＧに達する角度が早くなるからである。

また、回転数Ｎ１以下の回転における演算回路１５の動
作について述べる。

回転数Ｎ１以下では第４図から明らかなように、Ｆ−Ｖ
回路２５の出力電圧２５０はバイアス電圧Ｖｒ１よりも
低いため、コンデンサ２４０の充放電電流ｉ１，ｉ２は
回転数に拘わらず一定値となる。

従って、回転数Ｎ１以下ではフリツプフロツプ回路２３
の出力電圧Ｅの・・イレベルからローレベルへの角度巾
は回転に拘わらず一定となる。

ここで前述の通り回転数Ｎ１以下は信号コイル１０の出
力電圧ｂ（第５図に示すＧ）が、出力電圧Ｅのハイレベ
ルの間にサイリスタ７の導通電圧ｖＧに達することはな
いので、この回転領域あっても同接に信号コイル１０の
出力電圧の成長によって点火時期は波形進角されその進
角特性は第６図の２６の通シ回転数の上昇に伴ない進角
されることになる。

以上の動作説明から明解できるように回転数がＮ１に達
するまでの回転領域は演算回路２４の出力電圧Ｅのハイ
レベルからローレベルへの立下り時期が一定であシ、且
つ該立下り時期が信号コイル１０の出力電圧、即ち点Ｇ
の出力電圧がトリガ電圧ｖＧに達するまでソあるため点
火時期は信号コイル１０の出力電圧波形の成長に伴ない
第６図の２６の通り回転数の上昇に伴ない進角する。

また、回転数がＮ１からＮ２までの回転領域は立下り時
期が徐々に遅れることになるが、未だ出力電圧Ｇがトリ
ガ電圧Ｖ。

に達するまでソあるため点火時期は上述したと同様に信
号コイル１０の出力電圧波形の成長に伴ない第６図の２
６の通り回転数の上昇に伴ない進角する而して、回転数
がＮ２に達して上昇しＮ３に達するまでの回転領域はハ
イレベル出力電圧Ｅの角度巾が第５図に示す如く上死点
α３，α２，α１の如く徐々に狭なくシ、該立下り時期
が回転数の上昇に伴ない徐々に遅れ、信号コイル１０の
出力電圧の側路期間が長くなるため点火時期は第６図の
２７の通り回転数の上昇に伴ない遅角する。

更に、回転数がＮ３以上の回転領域は立下り時期が一定
となるため点火時期は遅角した角度で一定となる。

この点火時期特性の進角特性２６は信号コイル１０の出
力電圧波形等を要求に見合って変更すれば任意に設定で
き、また遅角特性２７一定角度２８はＦ−Ｖ回路２５の
出力電圧特性２５０あるいはバイアス電圧Ｖｒｌを変更
して出力電圧特性２５１を要求に見合って変更すれば任
意に設定できるものである。

ところで、本実施例装置の演算回路が万一故障するとか
、機関が遅角特性２７ ．２８を要求しない場合等は演
算回路２４と制御回路３０との接続を解除すれば点火時
期とては波形進角特性２６のみを得ることが可能となり
、回転数がＮ２以上となって機関の点火が可能となる。

尚、本発明の技術思想は請求範囲内で種々の実施態様を
包含するものである。

以上のように、この発明は、機関が要求する点火時期特
性において遅角特性部は角度巾の狭い第１の角度信号を
受け点火時期演算回路により決定し、遅角特性以外の部
分は上記第１の角度信号の発生位置よりも所定角度遅れ
たクランク位置に対応し、且つ第１の角度信号よりも角
度巾の広い第２の角度信号の回転の上昇に伴なう信号波
形の成長を利用して決定するようにしているので、機関
がその出力特性上必要とする高精度な遅角特性が得るれ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す電気回路図、第２図
は第１の図における角度位置検出装置８，１０の構造を
示す要部正面図、第３図ば、第１図実施例の更に詳細を
示す電気回路図、第４図は、第３図のＦ−Ｖ回路２５の
出力特性を示す動作線図、第５図は第１図実施例の動作
を説明する動作波形図、第６図は第１図の実施例による
進角特性向である。 図中、１は発電コイル、５は点火コイル、６は点火プラ
グ、７はサイリスタ、８，１０は信号コイル、１４はト
ランジスタ、１５は点火時期演算回路、２２は波形整形
回路、２３はフリツプフロツプ回路、２４は演算回路、
２５はＦ−Ｖ回路、３０は制御回路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 機関の回転に同期して正負の出力を発生し、その整
   流出力を点火コイルに通電し得る電源装置、上記点火コ
   イルへの通電を制御する開閉素子、上記機関の回転に同
   期し、上記機関の所定のクランク位置に対応した、第１
   の角度信号を発生する第１の角度位置検出装置、上記機
   関の回転に同期し、上記第１の角度信号の発生位置より
   も所定角度遅れたクランク位置に対応し上記第１の角度
   信号よりも角度巾が広く、且つ上記開閉素子に供給され
   得る第２の角度信号を発生する第２の角度位置検出装置
   、上記第１の角度信号によって演算開始し機関の要求す
   る点火遅角量を演算する点火時期演算回路、及び上記点
   火時期演算回路の演算結果によって得られた信号によっ
   て上記第２の角度信号を側略する制御回路を備え、機関
   の要求点火時期特性中、遅角特性部分のみを上記点火時
   期演算回路の信号によって上記第２の角度信号を側路せ
   しめるように第１、第２の角度信号装置相互のクランク
   位置を決定した事を特徴とするマグネト点火装置。