JPS608466A - 内燃機関の点火装置 - 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】 （イ）技術分野 本発明は内燃機間の点火装置、さらに詳細には回転角セ
ンサからの電圧を比較しオン、オフしきい値に従って点
火コイルに電流が流れる時間を制御する第１の比較回路
と、正のオフ１〜きい（ｉＩｊを有しその値に達した場
合時間信号発生回路を作動させる第２の比較回路とを備
えた内燃機関の点火装置に関する。

（ロ）従来技術 この様な点火装置が例えばドイツ特許公開公報節　３２
１５７２８号に記載されており、同装置では第２の比較
回路によって作動される時間信号発生回路により非作動
時の電流遮断が行なわれる。

即ち時間信号発生器によって与えられる待機（ホールド
）時間終了後点火コイル電流が遮断され、それにより点
火コイルがオーバーヒートしたり不必要な電力損失が発
生するのが防止される。

この点火コイル電流の遮断は、とりわけ点火装置はオフ
となったが駆動されない内燃機関を停止トさせる場合や
回転数が非常に低く第１の比較口、路のオフしきい値に
達しないような１１１ｆに特に必要となる。

従来の装置では電流遮断を行なう回路はアナログ回路で
あり、そのためにコストが上昇すると共に、時間信号発
生回路にコンデンサが用いられているので集積化が難か
しいという問題かある。

（ハ）目　的 従って本発明はこのような従来の欠点を解決するために
成されたもので、さらに回路を設けることなく、また簡
単な方法で回路の集積化か可能であり、特にデジタル的
に動作させることにより各回転数領域に渡って良好な点
火を行なうことができる内燃機関の点火装置を提供する
ことを目的とする。

（２）実施例 以下、図面に示す実施例に従い本発明の詳細な説明する
。

第１図には内燃機関のカム軸あるいはクランク軸によっ
て駆動される誘導性の回転角センサ１０が設けられてお
り、このセンサの両端子は、それぞれ２つの抵抗１１．
１２ないし１３．１４を介し比較回路１５．１６として
構成された演′σ増幅器の各反転及び非反転入力端子に
接続される。第１の比較回路１５は抵抗１７とツェナー
ダイオード１８の直列回路を介して非反転入力端子にフ
ィードバックされており、−火弟２の比較回路１６は抵
抗１９を介して同様にフィードバックされている。電源
電圧端子２０は抵抗２１．２２からなる分圧回路を介し
てアースに接続される。両抵抗２１．２２間の分圧点は
回転角センサ１０と抵抗１４．１２間の接続点に接続さ
れ、又第２の比較回路１６の反転入力端子が抵抗２３を
介してアースに接続されている。

誘導性の回転角センサｌＯを備えた両比較回路はドイツ
特許公開公報第３２１５７２８号に記載されたものとほ
ぼ対応している。又同公報に記載された回路にはさらに
安全回路、外乱からの保護回路並びに電圧安定回路に関
する構成が記載されているが、ここでは簡単にするため
にそれを省略する゛。

第１の比較回路１５の出力は抵抗２４を介して電源端子
２０に接続される共と、ダイオード２５を介してトラン
ジスタ２６のベースに接続される。トランジスタ２６の
ベース並びにコレクタはそれぞれ抵抗２７．２８を介し
て電源端子２０に接続される。又そのエミッタはトラン
ジスタ２９のベースエミッタ回路を介してアースに接続
される。トランジスタ２９のコレクタは抵抗３０を介し
て電源端子２０に接続されると共に出力トランジスタ３
１のベースにも接続される。好ましくはダーリントン接
続で構成された出力トランジスタ３１のエミッタはアー
スと接続され、そのコレクタは点火コイル装置３２と接
続される。この点火コイル装置３２によってよく知られ
ているように高電圧の点火信号が点火プラグに供給され
る。第２の比較回路１６の出力は抵抗３３を介して電源
端子２０に、又インバーダ３４を介してＤフリップフロ
ップ３５のクロック入力端子Ｔと、さらにイクスクルー
シブオアゲー）　（ＥＸＯＲ）３６並びにＤフリップフ
ロップ３７のクロック入力端子Ｔと接続される。イクス
クルーシブオアゲ−１・３６の出力によりクロック周波
数発生器３８がオン、オフされ、またカウンタ３９がリ
セット入力端子Ｒを介してリセットされる。クロ・ンク
周１少数発生器３８並びにカウンタ３９は時間信−じ発
生回路として機能する。クロック周波数発生器３８のク
ロック周波数は電源電圧Ｕｂによって制御することがで
きる。又クロック周波数発生器３８の周波数はカウンタ
３９のクロック入力端子Ｔに入力される。このカウンタ
は４つの出力端子を有し、それぞれに所定の計数値Ｂ１
からＢ４に達した詩に信号が発生する。計数値Ｂ３に関
連した出力端子はフリッププロップ３７のリセット入力
端子Ｒと接続され、このフリップフロップの出力Ｑはフ
リップフロ・ンプ３５のＤ入力端子に接続される。計数
値Ｂ４に関連したカウンタ３９の出力端子はＤフリップ
フロップ４０のクロック人力Ｔと接続され、フリップフ
ロップ４０の出力Ｑはイクスクルーシブオアゲート３６
の他の入力端子、アントゲ−１・４１の入力端子に接続
されると共に、抵抗４２を介してトランジスタ２９のベ
ースト接続される。

一方、計数値Ｂｌに関連したカウンタ３９の出力はアン
ドゲート４１の他方の入力端子に接続され、このゲート
の出力はフリップフロップ４ｏのリセット入力端子に接
続される。さらにＢ２に関連したカウンタ３９の出力は
アンドゲート４３を介してＤフリップフロップ４４のク
ロック入力端子Ｔに接続され、このフリップフロップの
反転出力Ｑはダイオード４５を介してトランジスタ２６
のベースと接続される。さらにフリップフロップ３５の
出力Ｑはアンドゲート４３の他の入力端子と接続される
。第１の比較゛回路１５の出力はインへ−ダ４６を介し
てフリップフロップ４４のリセット入力端子Ｒに接続さ
れる。さらにフリフプフロップ３７，４０．４４のＤ入
力端子にはそれぞれ電源端子２０を介して電源電圧が供
給され第２図には回転角センサ１０がらの出カフＬ圧Ｕ
ｇが図示されている。両比較回路１５．１６は同じオン
しきい値Ｕｅ１ないしＵｅ２をイコするので、両比較回
路は一緒に動作する。すなわちその出力信号は「１」信
号からｒＱＪ信号に変化する。第２の比較回路１６は正
のオフしきい値、従ってより速く到達するオフしきい４
ｔｉ　Ｕ　ａ　２を有し、一方比較回路１５は負のオフ
しきい仙、従って遅いオフしきい値Ｕａｌを有する。両
比較回路がオフになるとそれに対応して出力信号はｒＯ
Ｊから「１」信号に変化する。フィードパ５．り回路１
７．１８ないし１９並びに比較回路１５．１６の入力回
路によってオンしきい値並びにオフしきい値が異なるよ
うになる。通常時、すなわち回転数が平均回転数である
場合には閉鎖時間ＴＳ、すなわち点火コイイルの一次＠
線に電流が論れる期間は比較回路１５によって定められ
る。オフしきい値Ｕａｌに達したとき、すなわち閉鎖時
間Ｔｓが終わったときに点火時点が定められる。時点ｔ
１において第２の比較回路１６がそのオフしきい値Ｕａ
２に達した場合クロック周波数発生器１８並びにカウン
タ３９によって形成される時間処理回路が作動される。

時点ｔ２においてこの時間処理回路により定められる待
機時間（ホールド時間）が終了すると１次側に流れる電
流が遮断され（通常これはすでに行なわれている）、そ
れにより非動作時の電流の遮断が行われるとともに回転
数が非常に小さい場合すなわち信号レベルが非常に小さ
くしきい値Ｕａ１に達しないような時に非常用の点火が
行なわれる。

次に第３図に図示した信号波形図を参照して３つの場合
について説明する。まず内燃機関の回転数が平均回転数
、例えば２０００から３０００回転／分にあるとする。

すでに第２２図に関連して説明したように両比較回路１
５．１６からは出力信号Ｕ１５．Ｕ１６が出力される。

比較回路１６がオフのとき、すなわちその出力が「０」
信号から「１」信号に変わるとき、この「１」信号の間
イクスクルーシブオアゲート３６の出力には「１」の信
号が発生する（イクスクルーシブオアゲートの他の入力
端子には「０」信号が印加されている）。それによりク
ロック周波数発生器３８が動作し、そのクロック信号Ｕ
３Ｂはカウンタ３９によりカウントされる（Ｚ　３９）
。信号Ｕ１６の次の端部によりカウンタ３９が再びリセ
ットされる。平均回転数とは計数状態が計数値Ｂ３とＢ
４の間にある回転数と定義できる。計数値Ｂ４には達し
ないので、フリップフロップ４０はリセットＳれたまま
になりなんの作用も行なわない。あとで詳細に説明する
ようにこの回転数領域ではフリップフロップ３５の出力
も同様に０レベルとなっているので、フリップフロップ
４４も作用を行なわない。従ってこの回転数領域では点
火コイル３２に電流が流れる時間、すなわち閉鎖時間は
もっばら比較回路１５ないしその出力信号Ｕ１５によっ
て定められる。

次に低域回転数領域の場合について説明する。

回転数が２０００回転／分あるいは１５００回転／回転
子にあるときには低域回転数であると考えられる。この
限界回転数は計数値Ｂ４によって定められる。第３図で
は低域回転数の信号波形は第５番目から第１０番目まで
の信号として図示されている。回転数が低域であるため
カウンタ３９はその計数値Ｂ４に達し、それによってそ
の出力には「１」の信号が発生し、それによりフリップ
フロップ４０がセットされる。フリップフロップ４０の
出力信号Ｕ４０により、カウンタ３９はイクスクルーシ
ブオアゲート３６を介してリセ、ツトされる。比較回路
１６の出力信号が０信号に変化すると、フリップフロッ
プ４０の出力を介して「１」の信号がイクスクルーシブ
オアゲート３６の入力に印加されているので、カウンタ
３９は改めて計数を開始する。計数値がＢ１に達すると
、フリツタフロップ４０はア、ンドゲート４１を介して
リセットされ、それによりトランジスタ２９は遮断され
トランジスタ３１を介して電流が流れるようになる。イ
クスクルーシブオアゲート３６を介してカウンタ３９が
再びリセットされ、信号Ｕ１６の次の立ち上がり端部か
ら改めて計数を開始する。このようにして計数値Ｂ１に
よりＴｖの時間が得られ、その分だけ点火コイルに電流
が流れ始めるのが遅くなる。

このようにして低域回転数ではカム角が緘少し、この領
域における電力損失を有効に減少させることができる。

第４図には１５００回転／分におけるこのカム角の変動
が実線で図示されている。点線で示したものはこのカム
角の減少がない場合の特性である。第４図には出力トラ
ンジスタ３１の信号のデユーティ比ＳＴＶが回転数に対
して図示されている。

計数値がＢ４に達することは、同時に時点ｔ１において
スタートし回路３８．３９から構成される時間信号発生
器によって得られる待機時間の終了（Ｔ２）することを
意味する。最初に述べた理由により比較回路１５からの
信号がオフしきい値Ｕａ１に達しないか、あるいは比較
回路が他の理由によりオフとされなかった場合には、点
火火花を発生することなく点火コイル３２に電流が流れ
続けることになる。しかしｔ２時間においてフリップフ
ロップ４０がセットされることによりトランジスタ２９
のベースにはｒｌＪの信号が形成されるので、それによ
ってトランジスタ３１が遮断されコイルに流れる電流が
遮断される。これは内燃機関が停止している場合には非
動作時の電流遮断となり、一方図転数が低域にある場合
には補助的に点火火花が作られることになる。オフしき
い値Ｕａ２が正であることによりいずれにしても内燃機
関が停止する場合には時間信号発生回路３８．３９が確
実に動作されることになる。

回転数が平均値あるいは低域領域にあるときにはカウン
タ３９の計数値はＢ３よりも大きくなるので、それによ
り信号Ｕ１６の立ち上がり端によってセットされるフリ
ップフロップ３７は計数（ＩＩｉＢ３に達するとカウン
タ３．９によりリセットされる。フリップフロップ３７
の出力には信号−列Ｕ３７が得られる。フリップフロッ
プ３５ではインバータ３４により信号Ｕ１６の端部にお
いてフリップフロップ３７の出力信号が受け継がれるの
で（この時点では常にゼロ）、フリップフロップ３５の
出力信号はゼロである。したがってアンドゲート４３は
遮断された状態となる。したがってフリップフロップ４
４は低域並びに平均回転数領域では何の作用も行なわな
い。

次に高域回転数、たとえば３０００回転／回転玉の場合
について説明する。この例が第３図では第１１番めから
第１５番めの信号列として図示されている。高域回転数
では計数値はＢ３に達しないので、フリップフロップ３
７はリセットされなくなる。したがって出力側には常時
ｒｌＪの信号が得られ、それによってフリップフロップ
３５にも常時「１」の信号が現われるようになり、した
がってカウンタ３９からの出力Ｂ２を受けるアンドゲー
ト４３は開放する。計数値がＢ２に達するとフリップフ
ロップ４４がセットされ、（反転出力にはゼロ信号が現
われる）、また信号列Ｕ１５の立ち上がり端によりリセ
ットされる（反転出力にはｒｌＪの信号が現われる）。

このようにして得られるフリップフロップ４４の出力に
現われる信号列Ｕ４４はトランジスタ２６のベースに作
用し、フリップフロップ４４の出力にゼロの会場が現わ
れている間は比較回路１５の出力信号にどんな信号が現
われるかに無関係にトランジスタ２６は遮断された状態
となる。トランジスタ２６が遮断されると点火コイル３
２に電流が流れる。フリップフロップ４４が設けられて
ない場合には電流はｔ３の時点で初めて流れるようにな
るので、フリップフロップ４４を設けた場合には高域回
転数ではカム角Ｔｇだけ大きくなる。第４図では３５０
０回転／分で実線で示したカーブが変動することにより
カム角が増大していることが図示されている。

高域回転数領域でカム角を一回だけ増大させるのではな
く、異なる回転数で何回にも分けて増大させるようにす
ることもできる。これが第４図で点線で図示されている
。同じカウンタ３９を利用する場合には各カム角の変動
に対してＢ２．Ｂ３の出力端子に代わり他の出力端子Ｂ
５．Ｂ６を設けるようにし、それを介し回路３４，３５
゜３７．４３に対応する回路を駆動するようにする。こ
のように多段で複数のアンドゲート４３が設けられる場
合には、その出力は回路を介してフリップフロップ４４
のクロック入力に入力させなければならない。このよう
にして少゛ない回路数で、また安価な回路により高域回
転領域でカム角を細かく段階的に増大させることが可能
になる。

ここで時間信号発生回路に１つのカウンタ３９を設ける
ことにより、非動作時の電流遮断が行なわれると共に、
低域回転数あるいは障害が発生した場合の補助点火が可
能となり、更に低域回転数領域でのカム角の減少並びに
高域回転数でのカム角の増大が実現できることが理解で
きる。それには比較的簡単で安価なカウンタ３９の回路
を設けるだけでよい。

第４図で一点鎖線で図示した特性は電源電圧が大きくな
った場合（たとえばバッテリーの充電値が大きい場合に
）の特性を示している。カーブはクロック周波数発生器
３８のクロ・ンク周披数が電源電圧Ｕｂにしたがって制
御できることにより移動させることができる。それによ
り異なる時に計数値Ｂ１〜Ｂ４の値に達するようにする
ことができ、特性が変動する領域を回転数に関するだけ
でなく、電源電圧に関しても機能的にあわせることが可
能になる。更に非動作時の電流遮断を機能的に正しく行
なうことができる。すなわち電源電圧が大きくなる場合
トはより早く行なうことができる。

カウンタ３９に対してはたとえば回路素子７４Ｃ１６１
が、またフリップフロップに対してはたとえば回路素子
４０１３　（たとえばモトローラ、ナショナル）を用い
ることができる。

（ホ）効果 以上説明したように、本発明によれば、デジタル的に処
理が行なわれるので、処理が簡単になると共に、回路を
集積することができ、更にマイクロコンピュータによっ
て実現することも可能になる。特にデジタルカウンタと
して構成される時間信号発生器を用いて低域回転数領域
でカム角を減少させることができ、その場合付加的な回
路を更に設ける必要がないという効果が得らえる。

更に本発明の実施例では時間信号発生回路及至は時間信
号発生回路により得らえる回転数情報を高域回転数領域
におけるカム角の増大に用いるようにしており、それに
よって更に高価な回路を設けることなく時間信号発生回
路として用いたカウンタを３倍に利用していることにな
る。更に本発明ではカウンタに入力されるクロック周波
数を電源電圧に関係して制御することができ、それによ
リカム角を回転数だけでなく電源電圧に対しても機能的
に整合させ、低域回転数領域における電力損失を減少さ
せることができると共に高域回転数領域でカム角を十分
にとることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる点火装置の概略構成を示したブ
ロック図、第２図は回転角センサから得られる信号の特
性を示した特性図、第３図は第１図の回路の動作を説明
するための信号波形図、第４図はカム角の特性を示した
特性図である。 １０・・・回転角センサ １５．１６・・・比較回路 ３１・・・出力トランジスタ ３２・・・点火コイル ３８・・・クロック周波数発生器 ３９・・・カウンタ ＦＩＧ、　２ ＦＩＧ、　３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）回転角センサ（１０）からの電圧を比較しオン、
   オフしきい値にしたがって点火コイル（３２）に電流が
   流れる時間を制御する第１の比較回路（１５）と、正の
   オフしきい値を有し、そのしきい値に達した場合時間信
   号発生回路（３８，３９）を作動させる第２の比較回路
   （１６）とを備え、前記時間信号発生回路により定めら
   れる所定の待機時間が経過した後点火コイル電流が遮断
   される内燃機関の点火装置において、前記時間信号発生
   回路（３８，３９）はクロック周波数を周期的に計数す
   るカウンタとして構成され、カウンタが第１の５−１数
   値（Ｂ４）に達した場合双安定スイッチング回路（４０
   ）が第１（７）スイッチング状態になることにより点火
   コイル電流が遮断され、また双安定スイッチング回路が
   前記一方のスイッチング状態にあり同時にカウンタ（３
   ９）が第１の計数値（Ｂ４）より小さな第２の計数値（
   Ｂｌ）になった場合点火コイルに電流を流させる論理結
   合回路（４１）が設けられることを特徴とする内燃機関
   の点火装置。 （２）前記双安定スイッチング回路（４ｏ）を第２のス
   イッチング状態にすることにより点火コイルに電流を流
   させるようにした特許請求の範囲第１項に記載の内燃機
   関の点火装置。 （３）クロック周波数発生器の作動並びにカウンタ（３
   ９）のリセットはゲート回路を介し双安定スイ・ンチン
   グ回路（４ｏ）が第１のスイッチング状態となるかある
   いは＄２の比較回路がオフ状態となる時のみ行なわれる
   ようにした特許請求の範（４）カウンタ（３９）の計数
   値が高域回転数に対范する計数値（Ｂ３）に達しない場
   合カム角を増大させることにより双安定スイッチング回
   路（４４）を動作可能にし、それによってカウンタ（３
   ９）の他の計数値（Ｂ２）に達した場合点火コイルに電
   流を流すようにした特許請求の範囲第１項、第２項また
   は第３項に記載の内ＰＮ機関の点火装置。 （５）双安定スイッチング回路（４４）を動作させるた
   めに、第２の比較回路により第１のスイッチング状態に
   切り替えられる双安定スイッチング装置（３４，３５，
   ３７）が設けられ、カウンタ（３９）の計数値が高域回
   転数に対応する計数値（Ｂ３）に達しない場合第２のス
   イッチング状態に切り替えられる特許請求の範囲第４項
   に記載の内燃機関の点火装置。 （６）前記双安定スイッチング装置は２つのフリ、プフ
   ロップ（３５，３７）から構成され、各フリップフロッ
   プは第２の比較回路（１６）の異なる信号端部によって
   セットされ、第１のフリ、。 プフロップ（３７）はカウンタ（３９）の計数値が高域
   回転数に対応する計数値に達した場合リセットされ、ま
   た第１のフリップフロップ（３７）の出力信号にセット
   信号が現われた場合第２のフリップフロップ（３５）に
   送られる特許請求の範囲第５項に記載の内燃機関の点火
   装置。 （７）前記双安定スイッチング回路（４４）は点火信号
   によりリセット可能である特許請求の範囲第４項に記載
   の内燃機関の点火装置。 （８）双安定スイッチング回路（４０，４４）の出力が
   出力トランジスタ（３１）の前段に接続されたトランジ
   スタのベース・に接続され、それにより点火コイルに流
   れる電流が制御される特許請求の範囲第１項〜第７項ま
   でのいずれか１項に記載の内燃機関の点火装置。 （９）クロック周波数発生器のクロ・シフ周波数は電源
   電圧（Ｕ　ｂ）にしたがって調節することができる特許
   請求の範囲第１項〜第８項までのいずれか１項に記載の
   内燃機関の点火装置。