JPS6323384B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、機関により駆動される車両の速度
を点火時期の制御により機関出力を低下させて制
御する点火装置に関するものである。

〔従来技術〕

この種装置は、従来、機関の回転数に応じた最
適の点火時期に設定され、機関の出力が高回転ま
で出るようになつているので、過回転により機関
をいためたり、車両の安全速度に対し必要以上の
車速が出てしまうという欠点があつた。

〔発明の概要〕

この発明は、機関の過回転を防止し得るととも
に車速を制限し得る点火装置を提供するにある。

すなわち、機関の回転に同期し、所定クランク
位置にて発生する角度信号の進角側信号および遅
角側信号により点火時期を決定し、進角側信号で
進角させ、進角終了後設定回転より一定の傾斜で
遅角させ、遅角信号位置で止め、それ以上の回転
では遅角信号の位置で点火時期を決定し、車両の
速度が設定速度に達すると、機関の回転数と無関
係に遅角側信号により点火時期を決定し、機関の
出力を低下させることにより、過回転の防止と車
速の制限を行なうようにしたものである。

〔発明の実施例〕

さて、この発明の一実施例につき図面を参照し
て説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示す電気回路図
である。１は図示せぬ磁石発電機の発電コイルで
あり、機関の回転に同期して正負の交流出力を発
生する。２はこの発電コイル１の出力を整流する
ダイオード、３はダイオード２の整流出力により
充電されるコンデンサ、４はこのコンデンサ３の
放電回路に接続された点火コイルであり、コンデ
ンサ３に直列接続された一次コイル５と点火プラ
グ７に接続された二次コイル６からなる。８はコ
ンデンサ３の放電回路に設けられた半導体スイツ
チング素子であるサイリスタであり、このサイリ
スタ８の導通時にコンデンサ３の充電々荷が一次
コイル５に放電される。９は角度位置検出装置で
ある信号コイルであり、機関の回転に同期し、所
定クランク位置つまりこの実施例では機関が要求
する最大進角位置と遅角位置に角度信号を発生す
る。この信号コイル９より発生する角度信号のう
ち、遅角側信号はダイオード１０、レジスタ１
１、コンデンサ１２で構成されるバイアス回路を
介してサイリスタ８のゲートに入力され、進角側
信号はダイオード１３、レジスタ１４、コンデン
サ１５のバイアス回路を介してレジスタ１６，１
７，１８、トランジスタ１９で構成される反転増
幅回路を介してＲ―Ｓフリツプフロツプ回路（以
下F.F.回路という）２０のセツト端Ｓに入力され
る。２１はレジスタ、２２はコンデンサ、２３は
演算増幅器（以下オペアンプという）であり、レ
ジスタ２１、コンデンサ２２およびオペアンプ２
３により積分器を構成する。この積分器の入力端
はF.F.回路２０の出力端Ｑに接続され、出力端は
電圧比較器（以下コンパレータという）２４，２
７の反転入力端（−）に接続される。またオペア
ンプ２３の非反転入力端（＋）は基準電圧Vsに
バイアスされ、コンパレータ２４の非反転入力端
（＋）は第１基準電圧V₁にバイアスされる。コン
パレータ２７の非反転入力端（＋）はF.F.回路２
０の出力端Ｑの出力電圧をレジスタ２５，２６で
分割して得られる第２基準電圧V₂にバイアスさ
れている。さらにコンパレータ２４の出力はF.F.
回路２０のリセツト端Ｒと定時間回路３０の入力
端に接続される。定時間回路３０は単安定マルチ
バイブレータ等で構成され、入力端の信号を受け
所定時間のパルス出力を発生する回路である。コ
ンパレータ２７の出力はレジスタ２８を通り、コ
ンデンサ２９により微分され、サイリスタ８のゲ
ートに印加される。また、定時間回路３０の出力
はレジスタ３１を介してトランジスタ３２のベー
スに接続され、トランジスタ３２のコレクタはレ
ジスタ２８を介してコンパレータ２７の出力端に
接続される。トランジスタ３２は定時間回路３０
の出力を受けてコンパレータ２７の出力をアース
側に側路し、出力を無効にするスイツチング素子
である。３３は機関が装着され、機関により駆動
される図示せぬ車両に装着されて車両の速度を検
出する車速検出回路であり、車両の速度が設定速
度に達すると出力を発生し、この出力はレジスタ
３４を介してトランジスタ３２のベースに与えら
れる。

第２〜６図は第１図に示した電気回路図の各部
電圧波形を表す動作波形図であり、同一要素には
同一符号をを付す。

第７図は第１図に示した一実施例によつて得ら
れる点火時期特性図であり、前記各図面を参照し
てこの一実施例につき説明する。まず、機関が第
７図に示す回転数N₂より低い回転域で回転して
いる場合、第２図に示した各部電圧波形となる。
すなわち、信号コイル９には第２図イに示す通り
機関の１回転の最大進角位置T₁と遅角位置T₂と
して、角度幅が狭く急峻に変化する角度信号Ａが
発生する。その角度信号Ａのうち、遅角位置T₂
で発生した信号はダイオード１０を介し、レジス
タ１１、コンデンサ１２で構成されるバイアス回
路を介してサイリスタ８のゲートへ与えられる。
また、最大進角位置T₁で発生した信号はダイオ
ード１３を介し、レジスタ１４、コンデンサ１５
で構成されるバイアス回路を介し、レジスタ１
６，１７，１８とトランジスタ１９で構成される
反転増幅器を介してF.F.回路２０をセツトする。
それゆえ、その出力端Ｑは第２図ロに示すように
ハイレベルとなる。したがつて、予め図示極性に
充電されていたコンデンサ２２は次式に示すI₂な
る電流にて放電する。

I₂＝F.F.回路２０のハイレベル電圧―基準電圧（
Vs）／レジスタ２１の抵抗値……(1) すなわち、オペアンプ２３の出力電圧Ｃは第２
図ハに示すように一定の傾斜をもつて直線的に下
降し、コンパレータ２４の非反転入力端（＋）に
バイアスされている第１基準電圧V₁に達すると
コンパレータ２４の出力は第２図ハの波形ｂに示
すようにハイレベルになり、F.F.回路２０をリセ
ツトする。その結果F.F.回路２０の出力端Ｑは第
２図ロのようにローレベルになる。このF.F.回路
２０の出力端Ｑがローレベルになると、コンデン
サ２２は次式に示すI₁なる電流にて再び図示極性
に充電される。

I₁＝基準電圧／レジスタ２１の抵抗値 ……(2) すなわち、オペアンプ２３の出力電圧Ｃは第２
図ハに示すように一定の傾斜をもつて直線的に上
昇する。

このようにして、オペアンプ２３の出力は連続
した充放電により、三角波電圧波形を構成する。
この充放電々流I₁，I₂は(1)，(2)式から明らかな通
り、F.F.回路２０のハイレベル電圧、レジスタ２
１の抵抗値、基準電圧Vsが機関の回転に対して
一定ならば、機関の回転数が変化しても一定なの
で、角度信号の発生周期に対する前記三角電圧Ｃ
の放電期間の占める割合は一定となり、角度信号
発生位置T₁より前記三角波電圧Ｃの放電電圧が
第１基準電圧V₁に達するまでの放電期間、角度
βは機関の回転数に対して一定となる。つぎに、
オペアンプ２３の出力である前記三角波電圧Ｃは
コンパレータ２７の反転入力端（−）に入力さ
れ、コンパレータ２７の非反転入力端（＋）の電
圧波形Ｄと比較される。このコンパレータ２７の
非反転入力端（＋）の電圧波形Ｄは、F.F.回路２
０の出力端Ｑに発生する電圧波形Ｂに同期してい
るので、第２図ハにみる関係で比較される。すな
わち、コンパレータ２７の出力Ｇは第２図ヘのよ
うに、前記三角波電圧Ｃの放電々圧がF.F.回路２
０の出力Ｂのハイレベル電圧をレジスタ２５，２
６で分割された第２基準電圧V₂に達したときに
ハイレベルとなり、さらに放電し、第１基準電圧
V₁に達したときにローレベルとなる。そして、
コンパレータ２４の出力Ｅは定時間回路３０に入
力する。定時間回路３０は第２図ホに示す通り、
コンパレータ２４の出力Ｅにより一定時間ｕだけ
ハイレベルを出力する。ここで、三角波電圧Ｃの
放電期間角度をβ゜、高速での遅角開始の機関回転
数を（N₃）r.p.mとすれば、一定時間ｕは次式で
示される。

ｕ＝（１−β／360）×60／N₃ ……(3) 一定時間ｕをこの(3)式にて示す値に定めれば、
機関の回転数が（N₃）では定時間回路３０の出
力ＦはT₁進角位置に到達しないので、コンパレ
ータ２７の出力は無効にされず、第３図トに示す
通り、コンパレータ２７の出力はコンデンサ２９
により第２図チに示す通り、微分されて立上り波
形がサイリスタ８のゲートに第２図リに示す通り
印加され、点火を行うことになる。このようにし
て、サイリスタ８は、三角波電圧つまりオペアン
プ２３の出力電圧Ｃの放電々圧が第２基準電圧
V₂に達したときに導通し、コンデンサ３の充
電々荷が点火コイル４の一次コイル５に印加さ
れ、二次コイル６に高電圧を誘起させることにな
る。

つぎに、機関の回転数がN₂へと上昇するに伴
なつて、前述の点火時期が所定の傾斜をもつて進
角する動作を説明する。第３図ハに示す波形にお
いて、角度信号が発生する最大進角位置T₁から
三角波電圧Ｃの放電々圧が第２基準電圧V₂に達
するまでのクランク角度αは、１回転のクランク
角度を（360゜）、周期を（Ｔ）、放電期間角度を
β、そして機関回転数を（Ｎ）とすると次式の通
りになる。

α＝β−360×ｔ／Ｔ＝β−360×Ｎ×ｔ／60 ＝β―６・Ｎ・ｔ …(4) ここで、（ｔ）は三角波電圧Ｃの放電々圧が第
２基準電圧に達して第１基準電圧V₁に達するま
での時間つまりコンパレータ２７の出力がハイレ
ベルの時間であり、次式の通りとなる。

ｔ＝（V₂−V₁）×コンデンサ２２の容量値／放電々
流値 ……(5) したがつて、(5)式を(4)式に代入して次式が得ら
れる。

α＝β−６×Ｎ ×（V₂−V₁）×コンデンサ２２の容量値／放電々流
値 ……(6) ゆえに、第１基準電圧V₁および第２基準電圧
V₂が機関の回転に対して一定ならば、放電期間
角度βおよび放電々流値I₂が機関の回転に対して
一定なので、最大進角位置T₁から三角波電圧Ｃ
の放電々圧が第２基準電圧V₂に達するまでのク
ランク角度αつまり第２図にみる点火信号の発生
位置までのクランク角度αは、第７図の点火時期
特性のN₂回転以下にみるように、機関の回転数
の上昇に伴ない、比例的に減少する。すなわち、
最大進角位置T₁側に進む点火時期特性が得られ
るものである。なお、機関のN₂回転以下での点
火時期特性の傾斜は、(6)式から明らかな通り、た
とえば第１基準電圧V₁、第２基準電圧V₂、コン
デンサ２２の容量値等を変化させれば任意に設定
することができる。

一方、サイリスタ８のゲートには、遅角位置
T₂で発生した点火信号もダイオード１０を介し、
レジスタ１１、コンデンサ１２のバイアス回路を
介して印加される。ところが、遅角位置T₂で発
生した点火信号の発生時期よりも早く、第２図チ
で示す点火信号がサイリスタ８のゲートに印加さ
れるので、コンデンサ３の充電々荷は、第２図リ
で示す点火信号により放電されてしまい、遅角位
置T₂で発生した点火信号がサイリスタ８のゲー
トに印加されてもコンデンサ４には蓄積電荷はな
く、したがつて飛火は行われない。

そして、機関の回転数が第７図に示すN₂以上
に上昇した（Ｎ≧N₂）場合の動作を説明する。
機関の回転数の上昇に伴ない、クランク角度αが
比例的に小さくなる。つまり第２図チの点火信号
の発生時期が最大進角位置T₁側に進むことは前
述した通りである。さらに回転数が上昇するとク
ランク角度αは零になる。この時の回転数N₂が
実質的には進角終了回転数N₂となるのであるが、
さらに回転数が上昇すると、オペアンプ２４の出
力に発生する三角波電圧Ｃとコンパレータ２７の
非反転入力端（＋）の電圧との関係が第３図に示
すＮ≧N₂の場合にみる関係となる。すなわち、
三角波電圧Ｃはその放電区間において、常にコン
パレータ２７の非反転入力端（＋）の電圧Ｄ（こ
の区間においては第２基準電圧V₂）以下となり、
その他の区間においては、常にコンパレータ２７
の非反転入力端（＋）の電圧Ｄ（この間において
は零電位）以上となる。それゆえ、コンパレータ
２７の出力電圧Ｇは、第３図に示すＮ≧N₂の場
合にみるように、三角波電圧Ｃの放電区間のみハ
イレベルとなる。したがつて、コンパレータ２７
の出力電圧Ｇはコンデンサ２９により微分され最
大進角位置T₁に発生する立上り信号がサイリス
タ８のゲートに点火信号として印加されることに
なり、点火時期は機関回転数の上昇とは無関係に
最大進角位置T₁にて一定となる。さらに機関の
回転数が上昇し、第７図に示すＮ≧N₃の場合に
ついて、第４図を参照して説明する。回転数が
N₃になると、定時間回路３０の出力Ｆが点火位
置T₁に到達する。そして、機関の回転の上昇に
ともない、定時間回路３０の出力Ｆは点火位置
T₁に越す。定時間回路３０の出力Ｆが出ている
間、コンパレータ２７の出力の一部はトランジス
タ３２により側路され、第４図トの波形となり、
点火位置T₁より遅れた位置で点火する。ここで
点火位置T₁より定時間回路３０の出力Ｆの越し
た分の角度つまり遅角々度γは、１回転のクラン
ク角度を（360゜）、オペアンプ２３の出力Ｃの放
電期間角度をβ゜、定時間回路３０の出力Ｆの出力
時間をｕ、機関の回転数をNrpmとして、次式の
通りとなる。

γ＝β＋360（ｕ×Ｎ／60−１） ……(7) ただし、Ｎ≧N₃ ゆえに、ｕは前述の通り、遅角開始回転数
（N₃）とオペアンプ２３の出力Ｃの放電期間角度
βにより定まるから、第７図の点火時期特性３５
に示す通り、回転に比例して遅角してゆく。ま
た、前記機関の回転数N₃以上での点火時期特性
３５の傾斜は、(7)式をみれば明らかな通り、たと
えばオペアンプ２３の出力Ｃの放電期間角度β、
定時間回路３０の出力Ｆの出力時間ｕを変化させ
れば任意に設定可能である。さらに回転が上昇し
て第７図に示すＮ≧N₄に上昇した場合の動作を
第５図に示す波形図をもとに説明する。この回転
になると定時間回路３０の出力Ｆは点火位置T₂
より遅れた位置まで出力するので、コンパレータ
２７の出力は、トランジスタ３２により側路され
る割合が多くなり、したがつて出力Ｈ、コンデン
サの微分出力Ｉは遅角位置T₂の後に出力される
ことになり、点火は遅角位置T₂で行われること
になる。

また、機関の変速器が低い場合、車両の速度は
低くて機関の回転は高くなる。この場合、機関が
過回転しやすいので、機関の最高回転付近に回転
数（N₃）〜（N₄）を設定すれば、これ以上の回
転では遅角位置で点火して機関の出力が低下し、
過回転が防止できる。また機関の変速器の設定で
ギヤ比が低く、車両の速度が出やすい場合を第６
図の波形図をもとに説明する。機関の装着されて
いる車両の速度を検出する車速検出回路３３は、
車両の速度が設定速度を越えると第６図トに示す
ハイレベルの出力Ｋを出す。この出力Ｋはレジス
タ３４を介してトランジスタ３２のベースに印加
され、トランジスタ３２は導通状態となり、コン
パレータ２７の出力Ｇはトランジスタ３２により
すべて側路されてしまい、サイリスタ８のゲート
には遅角位置T₂で発生する点火信号のみとなる。
したがつて、機関の回転数には無関係に車両の速
度が車両検出回路３３で設定される設定速度に達
すると、第７図の点火時期特性３６で示すよう
に、遅角位置T₂で点火を行うことになり、機関
の出力は低下し、車両の速度は制限される。

なお、この実施例では、角度信号を受けて放電
する三角波電圧Ｃを示したが、角度信号を受けて
充電する三角波電圧を構成しても同様の動作を得
ることができる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、機関の始動におけるケツチ
ン防止、始動性向上および加速性向上等のため必
要な機関の低速回転から中速回転にかけての進角
機能を所定のクランク位置にて発生する遅角位置
の角度信号を点火信号とし、または所定のクラン
ク位置にて発生する最大進角位置の角度信号を受
けて放電（前記実施例）または充電を開始し、第
１基準電圧に達すると充電（前記実施例）または
放電に転ずる三角波電圧が第１基準電圧に達する
までの過程の第２基準電圧に達した位置を点火信
号とし、この三角波電圧のピーク電圧が機関の回
転数の上昇にともない下がることにより、前記点
火信号の発生位置が進むことで実施し、さらに機
関の過回転防止、車速制限等が計れる遅角機能
は、前記第１基準電圧に達した時点より一定時
間、最大進角位置の角度信号による点火信号を無
効にすることにより実施し、さらに車速検出回路
により設定車速以上になつたとき、遅角位置で発
生する点火信号により点火させることにより実施
できるようにしたので、機関の過回転防止と車速
制限が計れる点火装置が得られるものである。

【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〜第６図は第１図に示した一実施例の
動作波形図、第７図は第１図に示した一実施例に
よつて得られる点火時期特性図である。 ９…信号コイル、２０…フリツプフロツプ回
路、２３…演算増幅器、２４，２７…電圧比較
器、２１，２５，２６，２８，３１，３４…レジ
スタ、２２…コンデンサ、３０…定時間回路、３
２…トランジスタ、３３…車速検出回路、V₁…
第１の基準電圧、V₂…第２の基準電圧、Ｄ…三
角波電圧。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 機関の回転に同期し、所定クランク位置にて
   発生する第１，第２角度信号と、この第１角度信
   号が発生するとこの信号を受けて出力が反転する
   第１出力を発生する回路と、この第１出力を受け
   て定電流にて一定なる傾斜をもつて下降または上
   昇し、第１基準値に達すると定電流にて一定なる
   傾斜をもつて上昇または下降する第２出力を発生
   する積分器と、前記第１基準値に達すると第３出
   力を発生する回路と、この第３出力により前記第
   １出力が反転する回路と、前記第２出力が前記第
   １基準値に達するまでの過程で第２基準値に達す
   ると点火時期決定用の第４出力を発生する回路
   と、前記第２基準値である第２基準電圧を前記第
   １出力により決定している回路と、前記第３出力
   を受けてこの第３出力から所定時間の間第４出力
   を無効にする回路を備えた点火装置において、前
   記機関により駆動された車両の速度が設定速度を
   越えたときに前記第４出力を無効にし、所定クラ
   ンク位置にて発生する第２角度信号により点火時
   期を決定する回路を備えてなることを特徴とする
   機関の点火装置。