JPS6062660A - 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】 本発明は内燃機関の点火装置ｔこ関するものであり、特
に低回転から高回転まで高エネルギーの点火性能を持つ
点火装置に関するものである。

従来周知の高エネルギー点火装置としては、特開明４６
−７６５７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号公報によ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電荷を放電させ
る様に負帰還して閉角度、いいかえれば通電開始時期を
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る。

従って、機関回転数が低く、交流発電機の交流出力電圧
が小さい時には前記のコンデンサの充電電圧がほとんど
零であるので、前記した様な閉角度制御は出来ず、交流
出力波形で決る閉角度で通電することになり、余分な時
間−次電流が流れ、点火コイルやパワートランジスタの
消費電力が大きく温度上昇が大きいという問題があった
。

本発明はかかる従来装置の問題を解決すべくなされたも
ので、内燃機関と同期して回転する交流発電機と、この
交流発電機に発生ずる交流電圧に応動してスイッチング
する波形整形回路と、この波形整形回路の出力に応動し
て点火コイルの一次電流をオンオフするパワートランジ
スタのヘース電流を制御するドライブ回路と、−次電流
が所定の電流値以上にならない様に前記パワートランジ
スタを定電流制御する電流制限回路と、内燃機関の回転
数に応した電圧を前記波形整形回路に加えて前記交流電
圧に対する前記波形整形回路のスイッチングレベルを変
更し、点火コイル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閉角度拡大回路と、前記パワートラ
ンジスタ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のスイッチングレベル
を変更し前記点火コイルの一次電流か通電している閉角
度を縮小する様に動作する閉角度縮小回路と、前記閉角
度拡大回路の出力に無関係に前記閉角度縮小回路による
前記波形整形回路のスイッチングレベルの変更を前記パ
ワートランジスタの導通期−間の間は中断する中断回路
とを具備することによって、低速回転から高速回転まで
点火コイルの一次電流が丁度所定の電流に達したとき点
火時期になる様に閉角度制御を行って高エネルギーの点
火を行い、かつ低速回転時においても点火コイルおよび
パワートランジスタの消費電力が少なく、発熱を少なく
でき、さらに波形整形回路の発振防止をすることができ
ると共に閉角度縮小回路による点火時期への悪影響を防
止して信頼性の高い内燃機関用点火装置を提供すること
を目的とするものである。

以下図に示す実施例に基づき本発明を説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す回路図である。

第１図において、１〜３１は抵抗、４０はサーミスタ、
５１〜６３はトランジスタ、６４ばパワートランジスタ
、７１〜７５はダイオード、８１〜８８はツェナーダイ
オード、９１〜９５ばコンデンサ、１００は内燃機関と
同期して回転する交流発電機、１０１は点火コイル、１
０２はハソテリである。また二点鎖線で囲っである１１
１は閉角度拡大回路、１１２は閉角度縮小回路、１１３
は電流制限回路のそれぞれのおおよその構成要素が示し
である。また、トランジスタ５３．５４．５９は波形整
形回路の主要要素を構成し、トランジスタ６０，６２．
６３ばドライブ回路の主要要素を構成している。トラン
ジスタ５１．６１はそれぞれトランジスタ５３．６２の
温度補償を兼ねたダイオードとして用いである。コンデ
ンサ９Ｊ、９４．９５は誤動作防止用に用いである。そ
して、本実施例ではパワートランジスタ６４の定電流制
御されている時間幅をパワートランジスタ６４のコレク
タ非飽和出力電圧の時間幅により検出して閉角度縮小回
路１１２を動作させている。

次に、その動作につき説明する。まず、閉角度拡大回路
１１１および閉角度縮小回路１１２を省いて説明する。

交流発電機１００に発生ずる交流電圧が正極側の時には
トランジスタ５３がオンし、トランジスタ５４がオフ、
トランジスタ５９がオフ、トランジスタ６０がオン、ト
ランジスタ６２がオフ、トランジスタ６３がオン、パワ
ートランジスタ６４がオンになり、点火コイル１０１の
一次電流を通電する。そして、点火コイル１０１の通電
電流が上昇すると電流検出用抵抗３１の端子電圧が上昇
し遂に所定の電流値に達すると、抵抗２５．２６を介し
てトランジスタ６２のベースへ電流が流れ込゛み、トラ
ンジスタ６２．６３およびパワートランジスタ６４が活
性領域で制御されて、点火コイル１０１の通電電流が所
定の電流値を越えない様に制御される。サーミスタ４０
はトランジスタ６１と同様に電流制限回路１１３の温度
補償用に使用しである。次に、交流発電機１００に発生
する交流電圧が負極性に変化すると、トランジスタ５３
がオフし、トランジスタ５４がオン、トランジスタ５９
がオン、トランジスタ６３がオフ、パワートランジスタ
６４がオフになり、点火コイル１０１の一次電流が遮断
され図示しないディストリビュータを介して点火プラグ
が放電する。

また、サージ電圧等でバッテリ電圧が異常に上昇した場
合には、抵抗１８．１９および定電圧ダイオード８４で
構成した過電圧検出回路によりトランジスタ５９がオン
し、パワートランジスタ６４がオフしてこのパワートラ
ンジスタ６４の破壊を防止する。

次に、閉角度拡大回路１１１および閉角度縮小回路１１
２を含めて第２図の波形図を参照して動作を説明する。

第２図において波形図（ａｌは交流発電機１００の交流
出力を示し、波形図（ｂ）はトランジスタ５３のコレク
タ出力を示し、波形図（Ｃ１は点火二１イル１０１の一
次電流波形を示し、波形図（ｄｌはパワートランジスタ
６４のコレクタ出力を示し、波形図ｔｅｌはトランジス
タ５８のコレクタ出力を示し、波疹図（ｆｌはコンデン
サ９３の充電電圧波形を示す。今、内燃機関の回転数が
充分高いとすると、交流発電機１００の交流出力は充分
大きい。従って、コンデンサ９２ば機関回転数に応した
直流電圧で充電され、トランジスタ５３にはエミッタ抵
抗・ロワのトランジスタ５２および抵抗６を介して順方
向バイアスが供給されている。従って、ｌ〜ランジスタ
５３が交流発電機１００の交流出力に対してスイッチン
グするレヘルば、第２図の波形図（ａ１図示の様に■１
だけ下げられており、トランジスタ５３はＰｌでオフし
、Ｑｌでオンし、Ｐ２でオフする。すなわち波形図（ａ
）図示のＱｌ、Ｐ２間が点火コイル１０１の通電時間に
なる。すなわち、閉角度拡大回路１１１により閉角度が
拡大されている。この通電時間中には点火コイル１０１
の１次電流は第２図の波形図（Ｃ１図示の様に一定時間
Ｔ後に定電流に達し、その時パワートランジスタ６４の
コレクタ出力には波形１１　（ｄ１図示の様な非飽和出
力電圧が得られる。また、このパワートランジスタ６４
が非飽和領域で作動している時、トランジスタ５４がオ
フしていてトランジスタ５８がオフしているため、コン
デンサ９３は第２図の波形図（ｅ）図示の電圧で充電さ
れ、第２図の波形図（ｆ１図示の様な充電波形となる。

そして、コンデンサ９３の充電電圧はダーリントン接続
したトランジスタ５６．５７、抵抗ＩＯおよびダイオー
ド７３を介してトランジスタ５３のエミッタ抵抗８に負
帰還される。ここで、トランジスタ５５はトランジスタ
５９のコレクタ信号で制御されるのでトランジスタ５３
がオフの時トランジスタ５５もオフしており、前記の様
に負帰還がかかりトランジスタ５３が逆方向バイアスを
受けることになる。そして、トランジスタ５３がオフの
区間中逆方向バイアスを受ける。このことは、すなわち
第２図の波形図（ａｌの２２点でトランジスタ５３がオ
フした後、次にトランジスタ５３がオンする点Ｑ２が前
記の順方向バイアスＶ１と逆方向バイアスＶ２とによっ
て決定されることになる。そして、トランジスタ５３が
オンした後はトランジスタ５５もオンするので逆方向バ
イアスがなくなり、次のオフ点Ｐ３は順方向バイアスＶ
１のみによって決まる。すなわち、このトランジスタ５
５ばトランジスタ５３のスイッチングの正帰還作用を行
い、特に低速回転で交流発電機１００の交流出力が小さ
く、また（頃斜がゆるやかな時の発振防止に効果がある
。

さらに、電源電圧の変動等によって点火コイル１０１の
一次電流の立上り時間が変動し、定電流に達する時間も
変動してパワートランジスタ６４が非飽和領域で作動す
る時間が変動し、これによって、トランジスタ５３に加
わる逆バイアスＶ２の大きさも変動することになるが、
パワートランジスタ６４が導通している期間はトランジ
スタ５５により上記逆バイアス■２が中断されるため、
この逆バイアスＶ２の変動による点火時期の変動が防止
される。

前記した様に閉角度縮小回路１１２による逆方向バイア
スＶ２はパワートランジスタ６４のコレクタ非飽和電圧
時間幅に応動し、トランジスタ５３のオン点、すなわち
点火コイル１０１の通電開始点を順方向バイアスＶ１の
みで決まるＱｌから０２点に変更して閉角度を縮小する
。閉角度を縮小しすぎた場合には、次の点火サイクルに
おけるパワートランジスタ６４のコレクタ非飽和電圧時
間幅が小さくなり、逆バイアス■２が小さくなる結果閉
角度の縮小液を修正し、通電時間をほぼ′ｒに制御する
。

次に、内燃機関の低速回転時につき説明する。

低速回転時においては、交流発電機１ｏＯの交流出力は
非常に小さい。従って、閉角度拡大回路１１１のコンデ
ンサ９２の充電電圧はほとんど零であり、順方向バイア
スＶ１ばほとんど零であり、閉角度縮小回路１１２がな
い場合には交流発電機１００の交流出力の零クロス点（
第２図の波形図（ａｌの場合は、Ｘｌ、７１点）で決定
される点でトランジスタ５３がスイッチングする。そし
て、低速回転である為その時の点火コイル１０１の通電
時間は時間Ｔに比べ非常に長くなる。従来装置において
はこの場合の閉角度は何ら補正できなかったが、本発明
装置においては高速回転時に説明したと同様の動作で閉
角度縮小回路１１２がトランジスタ５３に逆バイアスを
供給し、通電時間をはぼＴに制御する。

第３図は本発明の点火装置に用いる閉角度縮小回路１１
２の他の実施例を示す要部電気回路図である。第３図に
おいて、１３１〜１３５は抵抗、１４１〜１４４ばトラ
ンジスタであり、これらに　゛よって放電電流増幅回路
１５０が構成しである。

第３図図示の放電電流増幅回路１５０の動作を第４図お
よび第５図の波形図を参照して説明する。

まず、トランジスタ１４１と１４２の組合せおよびトラ
ンジスタ１４３と１４４の組み合わせばそれぞれ同一種
のトランジスタを用いて温度補償を行った電流増幅回路
であって、それぞれ抵抗１３３と１３４の電圧降下およ
び抵抗１３１と１３２の電圧降下が等しくなる様に電流
増幅する。従って、コンデンサ９３の放電電流が抵抗１
３５．１３４およびトランジスタ１４４を介して流れて
いる限り抵抗１３１、トランジスタ１４１およびダイオ
ード７３を介してトランジスタ５３に逆方向バイアスを
供給する。従って、トランジスタ５３のエミッタ抵抗８
に供給される逆方向バイアス電圧は、第５図図示の波形
（１１の様に初期電圧ＶＯから指数関数カーブで変化す
る電圧となる。第４図および第５図において横軸は時間
、縦軸は電圧がとっである。また、第４図および第５図
の波形（ｇｌは交流発電機１００の交流出力の正極性ピ
ーク電圧Ｖを波形間隙ｔに対してプロットしたものであ
る。一般に交流発電機１００の出力は機関回転数に対し
て直線的に増加するので波形＋ｇｌば１／ｌの関数にな
る。一方、第１図図示の回路の場合には、逆方向バイア
スはトランジスタ５６．５７によるエミッタフォロワお
よび抵抗１０、ダイオード７３を介して供給されるので
、コンデンサ９３の充電電圧がトランジスタ５６．５７
およびダイオード７３の順方向電圧降下分以下になると
逆方向バイアスを供給できなくなる。従って、実質的な
逆方向バイアスは第４図図示の波形（ｈｌの様に時刻Ｔ
Ｏで零になるので、交流発電機１００の交流出力の波形
周期がＴｏ以上の極低速回転時には逆方向バイアスがか
からない。また、一方時刻ｔにおける逆方向バイアス電
圧値が波形周期がｔの交流発電機１００の交流出力の正
極性のピーク電圧を越えているとトランジスタ５３はオ
ンで、きず点火ミスとなる。すなわち第４図および第５
図の逆方向バイアス電圧波形（ｈｌ、（１）は必ず波形
（ｇｌの下側になければならない。従って、第４図図示
の波形（＋＋’）の様にコンデンサ９３の放電時定数を
大きくすると波形（ｈ’）＞波形ｔｇ＋の時刻ｔに相当
する波形周期の回転数区間で点火ミスとなる。一方、第
５図図示の波形（ｇｌおよび（１）においては、波形（
ｇｌが１／ｌの関数であり、波形（１）は指数関数であ
るのでその商は極小値を持つ。従って、その極小点で波
形（１）が波形ｔｇ）以上にならない様に回路定数を設
定しておけば前記した様にコンデンサ９３の放電電流が
抵抗１３５．１３４およびトランジスタ１４４を介して
流れている限り、トランジスタ５３に逆方向バイアスを
供給するので、機関の超低速時においても逆方向バイア
スによって閉角度を縮小して点火コイル１０１の通電時
間をほぼＴに制御するので制御性が高い。

第６図および第７図は本発明の点火装置に用いる閉角度
縮小回路１１２のさらに他の実施例を示す要部電気回路
図であり、第６図において、１５１．１５２．１５３は
抵抗、１５４はツェナーダイオードであり、第７図にお
いて、１６１．１６２は抵抗、１６３はツェナーダイオ
ードである。

第８図および第９図はそれぞれ第７図、第８図図示の回
路動作の説明に供する波形図である。第６図および第７
図の回路では前記した第１図および第３図図示の回路に
おけるコンデンサ９３の放電回路に抵抗１５２又は１６
２とツェナーダイオード１５４又は１６３の直列回路が
追加された形になっている。従って、コンデンサ９３の
充電電圧がツェナーダイオード１５４又は１６３のツェ
ナー電圧に比して高いか低いかにより放電時定数が切り
替わる。よって、逆方向バイアスは第６図および第７図
の回路にり］しそれぞれ第８図図示の波形（Ｊ）および
第９図図示の波形（ｋｌの様にｔが小さいときにより高
く設定できる。これはもが小さい時すなわち機関の高速
回転時に大きな逆方向バイアスをかけ得ることを示し、
高速回転時における制御性能がより向上する。さらに、
本実施例の思想を応用して逆方向バイアス波形を多段の
折れ線近似曲線にして波形（ｇｌに近づければさらに制
御性能を向上できる。

また、閉角度拡大回路１１１や閉角度縮小回路１１２の
時定数回路では各コンデンサ９２．９３に並列にサーミ
スタを配置して温度特性を向上することも可能である。

また、本発明の実施例においては、閉角度拡大回路１１
１は交流発電機１００の交流出力を整流して内燃機関の
回転数と共に変化する直流電圧を作り順方向バイアスと
して波形整形回路のトランジシスタ５３に印加している
が、例えば波形整形回路の出力の微分信号を整流充電し
たた、波形整形回路の出力で単安定マルチハイブレーク
をトリガしその出力を平滑した直流電圧を順方向バイア
スとしてもよい。

また、本発明の実施例においては、閉角度縮小回路１１
２は、パワートランジスタ６４が定電流制御されている
間のコレクタ非飽和出力電圧の時間幅によって動作して
いるが、電流検出用抵抗３１の端子電圧によりパワート
ランジスクロ４が定電流制御されている間の時間幅を検
出して閉角度縮小回路１１２を動作させてもよい。

また、第１０図は本点火装置に用いる閉角度縮小回路１
１２のさらに他の実施例を示す要部電気回路である。第
１０図において、６５はトランジスタ、３２は抵抗であ
る。本実施例ではトランジスタ５３のヘース電流をトラ
ンジスタ６５で抜くことによりスイッチングレベルを変
更して、トランジスタ５３に逆バイアスをかけ閉角度を
縮小するようにしたものである。

以上説明した様に本発明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と、この交流発電機に発
生する交流電圧に応りＪしてスイッチングする波形整形
回路と、この波形整形回路の出力に応動して点火コイル
の一次電流をオンオフするパワートランジスタのヘース
電流を制御するドライブ回路と、−次組流が所定の電流
値以上にならない様に前記パワートランジスタを定電流
制御する電流制限回路と、内燃機関の回転数に応じた電
圧を前記波形整形回路に加えて前記交流電圧に対する前
記波形整形回路のスイッチングレベルを変更し前記点火
コイルの一次電流が通電している閉角度を拡大する様に
動作する閉角度拡大回路と、前記パワートランジスタが
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ｉｉＳ記波形整形回路のスイッチングレベルを変更
し、前記点火コイル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閉角度縮小回路とを具備している
から、内燃機関が低速回転動作であって交流発電機の交
流出力が小さい時においても閉角度縮小回路が動作して
通電時間が所定の時間になる様に閉角度制御を行い、こ
れによって低速回転時の点火コイルおよびパワートラン
ジスタの消費電力が少なく、発熱が少なく、信頼性が高
いという優れた効果がある。さらに、低速回転から高速
回転まで通電時間が所定の時間になる様に閉角度拡大回
路および閉角度縮小回路の動作で制御するから、点火時
期に達した時の点火コイルの一次電流が所定の電流値に
達しており高エネルギーの点火が行えるという優れた効
果がある。また、前記閉角度縮小回路は前記パワートラ
ンジスタが定電流制御されている間の時間幅に応じて前
記交流電圧に対する前記波形整形回路のスイッチングレ
ベルを変更し、前記点火コイル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から、ハソテリー電圧
の低下によって点火コイルの一次電流に立上りがゆるや
かになっても前記パワートランジスタが定電流制御され
る間まで通電時間が長くなって所定の一次電流値まで達
することができ、パワーｌ−ランリスクの発熱を増大さ
せることなく点火エネルギーを高くできるという優れた
効果がある。

さらに、前記閉角度拡大回路の出力に無関係に前記閉角
度縮小回路による前記波形整形回路のスイッチングレベ
ルの変更を前記パワートランジスタの導通期間の間は中
断する中断回路を備えるから、波形整形回路に対して正
帰還作用を行って、この波形整形回路の発振防止をする
ことができるのみならず、電源電圧の変動等によって閉
角度縮小回路による波形整形回路のスイッチングレベル
の変動があっても、点火時期への悪影響を防止すること
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図は本発明装置の一実施例を示す電気回路図、第２
図はその動作説明に供する各部波形図、第３図、第６図
、第７図および第１０図は第１図図示装置に適用する閉
角度縮小回路１１２の他の実施例をそれぞれ示す要部電
気回路図、第４図、第５図、第８図および第９図はそれ
ぞれ第１図、第３図、第６図および第７図図示回路の動
作説明に供する特性図である。 ５３．５４．５９・・・波形整形回路の主要構成要素と
してのトランジスタ、５５・・・中断回路の主要構成要
素としてのトランジスタ、６０，６２．６３・・・ドラ
イブ回路の主要構成要素としてのトランジスタ、６４・
・・パワートランジスタ、９３・・・二ｌンデンサ、１
００・・・交流発電機、１０１・・・点火コイル、１０
２・・・バッテリ、１１１・・・閉角度拡大回路。 １１２・・・閉角度縮小回路、１１３・・・電流制限回
路。 代理人弁理士　岡　部　隆 第２図 第３図 １１ン 第４図　第５図 第６図　第７図 第８図　第９図 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　点火コイルと、この点火コイルの一次電流をオン、
   オフするパワートランジスタと、内燃機関と同期して回
   転する交流発電機と、この交流発電機に発生する交流電
   圧に応動してスイッチングする波形整形回路と、この波
   形整形回路の出力に応動して前記パワートランジスタの
   ヘース電流を制御するドライブ回路と、前記点火コイル
   の一次電流を所定値以下に制限すべく前記パワートラン
   ジスタを定電流制御する電流制限回路と、前記内燃機関
   の回転数に応じた電圧を前記波形整形回路に加えて前記
   交流電圧に対する前記波形整形回路のスイッチングレベ
   ルを変更して前記点火コイル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閉角度拡大回路と、前記
   パワートランジスタ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のスイッチ
   ングレベルを変更し、前記点火コイルの一次電流が通電
   されている閉角度を縮小する様に動作する閉角度縮小回
   路と、前記閉角度拡大回路の出方に無関係に前記閉角度
   縮小回路による前記波形整形回路のスイッチングレベル
   の変更を前記パワートランジスタの導通期間の間は中断
   する中断回路とを具備する内燃機関用点火装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の内燃機関用点火装置に
   おいて、前記閉角度縮小回路は前記パワートランジスタ
   が定電流制御されている時間幅に応じて前記波形整形回
   路のトランジスタに逆方向バイアスを印加して前記交流
   電圧に対する前記波形整形回路のスイッチングレベルを
   変更し、前記点火コイル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内燃機関用点火装置。