JPS6338545B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は無接点点火装置に係り、特に、各気筒
の点火栓電極間を短絡させる点火信号と共に、電
極間の短絡による点火栓の放電ループを持続させ
る補助点火信号を発生する補助点火部を備えた内
燃機関用無接点点火装置に関する。

〔発明の背景〕

補助点火信号を発生する補助点火部として、従
来DC・DCコンバータが用いられている。例えば
特願昭58―39002号、特願昭58―76164号等におい
てDC・DCコンバータを用いて補助点火信号を発
生させる場合、電極間の短絡による点火栓の放電
ループの持続時間を一定時間に制御する方式が用
いられていた。ところが、デイストリビユータの
ロータとサイドプラグの対向時間は高速になるに
つれて減少するので、放電ループの持続時間を一
定に制御したのでは、機関の高回転域において、
ロータとサイドプラグの非対向時間においても補
助点火信号が発生し、火花切れを起こす。このと
きDC・DCコンバータは無負荷状態となり、次の
点火で過早着火が起こるという不具合があつた。

そこで、放電ループの持続時間を機関の回転数
の増加に伴つて減少させる方式が提案されてい
る。この方式を採用したものとしては、例えば、
第１図に示される装置が提案されている。しか
し、第１図に示される装置は、始動時から定回転
域でDC・DCコンバータの動作時間が必要以上に
長くなりエネルギーロスが増大するという欠点が
ある。さらに機関の高回転域においてDC・DCコ
ンバータの動作が不安定になり、ある適切なる回
転数でDC・DCコンバータを停止する必要があつ
た。以下従来装置について、第１図乃至第３図に
より説明する。

第１図において、バツテリ１の電力がキースイ
ツチ２を介して点火装置３の各部に供給されてい
る。点火装置３は、エンジンを検出するピツクア
ツプコイル３ａとピツクアツプコイル３ａの検出
出力を制御する制御回路と、制御回路の出力信号
により作動するパワートランジスタ３ｂから構成
されている。４は点火コイル、５はロータ５ａ、
サイドプラグ５ｂを有する配電器、６〜９は点火
栓であり各気筒に装着されている。

抵抗１７〜２４、ツエナーダイオード３１、コ
ンデンサ３３，３４、コンパレータ３６、トラン
ジスタ３７，３８、ダイオード２９，３０、昇圧
トランス３９によりDC・DCコンバータが構成さ
れており、抵抗１０〜１６，４０、ダイオード２
５〜２７、コンパレータ３５、コンデンサ３２に
よりDC・DCコンバータの動作時間を決定するワ
ンシヨツトマルチ回路が構成されている。

又、点火装置３は、ピツクアツプコイル３ａで
エンジンと同期する交流信号（第２図ａの信号
Vp）を検出し、制御回路でパワートランジスタ
３ｂのON時間を制御するように構成されてい
る。パワートランジスタ３ｂがONすると、点火
コイル４の一次側には、第２図ｂに示される一次
電流I₁が流れ、パワートランジスタ３ｂがONか
らOFFに急変すると、点火コイル４に蓄積され
たエネルギーにより、点火コイル４の二次側に
は、第２図ｃに示される負の二次電圧V₂が発生
する。この電圧が配電器５のロータ５ａ、サイド
プラグ５ｂを介して、点火栓６〜９に印加され、
点火栓６〜９の電極間の絶縁が破壊される。通
常、点火栓６〜９の電極間の絶縁を破壊するに
は、これらの電極に−10kV〜−20kVの高電圧を
印加する必要がある。

点火栓６の電極間の絶縁が破壊されると、
GND→点火栓→配電器５内のサイドプラグ５ｂ
→ロータ５ａ→点火コイル４の二次コイル→
DC・DCコンバータのコンデンサ３４→GNDの
ルートで放電ループが形成され第２図ｄの実線で
示される二次電流I₂が流れる。

なお、DC・DCコンバータを動作させない場
合、つまり点火装置３と点火コイル４のみで点火
栓６〜９に飛火させたときの放電持続時間（第２
図のｃ，ｄに示すｔ１）は約1msecであり、第２
図ｃのＡ点で放電が終了する。又、第２図ｄに示
される放電電流I₂のピーク値は（容量放電分を含
まない）は40〜50mAである。

第２図ｃに示すように、点火栓電極間の絶縁が
破壊されると、点火栓６〜９の放電を継続させる
に必要な電圧は−2kV程度である。そこで、
DC・DCコンバータで発生させた−2kV程度の中
高圧を点火栓６〜９の電極間の絶縁破壊後に点火
コイル４の二次側に重畳すれば、点火栓６〜９で
の放電を継続することが可能となる。そのため、
DC・DCコンバータの出力電圧を始動時から高速
時まで、適切なタイミング制御と動作時間制御を
行ないながら重畳させれば、機関の燃費向上、効
率向上につながる。

次にDC・DCコンバータについて説明する。抵
抗２２、ツエナーダイオード３１によりコンパレ
ータ３６の電源ラインが安定化されている。ダイ
オード２９はパワートランジスタ３８の保護用で
ある。

抵抗１７〜２１、コンデンサ３３、コンパレー
タ３６により発振器が構成されており、発振器の
出力信号は、抵抗３３を介してトランジスタ３７
のベースに印加されているため、トランジスタ３
７のスイツチングが繰返される。トランジスタ３
７のOFF時には、抵抗２４を介してパワートラ
ンジスタ３８にベース電流が流れ、パワートラン
ジスタ３８がONし、昇圧トランス３９の一次コ
イルに電流が流れる。昇圧トランス３９はフオワ
ード形で構成されており、パワートランジスタ３
８がONすると、昇圧トランス３９には、中高圧
が発生しGND→コンデンサ３４→ダイオード３
０→昇圧トランス３９の二次コイルのルートでコ
ンデンサ３４が充電される。トランジスタ３７が
ONすると、パワートランジスタ３８はOFFし、
このとき発生するフライバツク電圧分はダイオー
ド３０によつて阻止される。パワートランジスタ
３８のスイツチング作動によりコンデンサ３４と
ダイオード３０のアノード側の接続点電圧は−
2kV程度になる。

上述したように、点火装置３では、点火栓６〜
９の電極間の絶縁が破壊されると、GND→点火
栓→配電器５のサイドプラグ５ｂ→ロータ５ａ→
点火コイル４の二次コイル→コンデンサ３４→
GNDのルートで放電ループが形成され、放電電
流I₂が流れる。一方、コンデンサ３４は、発振器
が動作している間は−2kV程度に充電されている
ため、コンデンサ３４の放電電流は、放電電流I₂
に重畳され、全体としてみた点火栓６〜９の放電
電流は第２図ｄの破線で示されるように、発振器
が動作を停止するＢ点まで続き、第２図ｃに示す
二次電圧V₂もＢ点まで継続することになる。

抵抗１０〜１６，４０、ダイオード２５〜２
７、コンパレータ３５、コンデンサ３２によりワ
ンシヨツトマルチ回路が構成されている。点火装
置３のパワートランジスタ３ｂのコレクタ電圧
V₁は、第２図ｅに示される波形となり、パワー
トランジスタ３ｂのOFF時に発生するフライバ
ツク電圧が抵抗１０と抵抗４０で分圧され、ダイ
オード２５を介してコンパレータ３５の非反転端
子に印加され、ワンシヨツトマルチのトリガ信号
となる。即ち、点火装置３のパワートランジスタ
３ｂのOFF作動に同期してコンパレータ３５の
非反転端子電圧が反転端子電圧以上のとき、コン
パレータ３５の出力端子がハイレベルとなり、ダ
イオード２８が非導通となる。このとき発振器の
コンデンサ３３は充放電を繰返すためDC・DCコ
ンバータが動作し、コンデンサ３４は充電され
る。

コンパレータ３５の出力端子がローレベルにな
ると、コンパレータ３６の反転端子電圧がダイオ
ード２８の順方向ドロツプ分約0.7Vとなり、非
反転端子電圧の方が高いため、コンパレータ３６
の出力は常時ハイレベルとなる。そのためトラン
ジスタ３７がONし、パワートランジスタ３８が
OFFするためDC・DCコンバータは動作を停止す
る。コンパレータ３５の出力端子電圧波形を第２
図ｆに、トランジスタ３７のコレクタ電圧波形を
第２図ｇに示す。第３図ｈ，ｌには、点火装置３
のパワートランジスタ３ｂのコレクタ電圧波形
V₁を示す。ｈ図は低速時、ｌ図は高速時である。
又、抵抗１６は3MΩ程度の高抵抗である。

次に低速時の作用について説明する。

パワートランジスタ３ｂのコレクタ電圧V₁が
抵抗１０に印加されると、フライバツク電圧分に
より、コンパレータ３５の非反転端子に第３図ｉ
に示されるようなトリガ波形の信号が印加され
る。このトリガ信号のピーク電圧値をコンパレー
タ３５の非反転端子電圧（抵抗１２，１３の分割
電圧）よりも大きいため、コンパレータ３６の出
力電圧はハイレベルとなり、コンデンサ３２は、
抵抗１５、ダイオード２７、抵抗１６を介して、
抵抗１５，１４，１１とコンデンサ３２より定ま
る時定数に従つて充電される。抵抗１６は約3M
Ωの高抵抗のため、コンデンサ３２の充電にはほ
とんど関与しない。この充電電流により抵抗１１
に生じる電圧V₅が反転端子電圧V₄よりも大きい
間（V₅＞V₄）、コンパレータ３６の出力はハイレ
ベルを持続する。なお、電圧V₅，V₄の波形を第
３図ｋに示す。

電圧V₅＜V₄となると、コンパレータ３６の出
力端子はローレベルとなり、抵抗１５を介して流
れる電流、抵抗１６を介して流れるコンデンサ３
２の放電電流及び発振器のコンパレータ３６の反
転端子からダイオード２８を介して流れる電流を
引き込む。そしてコンデンサ３２の電荷はコンデ
ンサ３２、抵抗１６で定まる時定数で放電される
が、定速時は放電時間よりも点火間隔が長いた
め、コンデンサ３２とダイオード２７のカソード
の接点電圧V₃は第３図ｊに示すように0Vまで低
下する。

ところが、高速域では点火間隔が短くなり、接
点電圧V₃は第３図ｎに示すように0Vまで下がる
ことはなく、コンデンサ３２は常に充電されてい
る状態となる。

この状態で第３図ｍのトリガ信号が印加される
と、コンデンサ３２は完全に放電しないため、電
圧V₅のピーク値が低速時に比較して減少してく
る。そのため、高速時では低速時よりもV₅＞V₄
となる時間が短縮される。即ち電圧V₅，V₄の波
形は第３図ｏに示すようになる。

第３図ｋ，ｏのV₅＞V₄となる時間がワンシヨ
ツト時間であり、コンパレータ３５の出力端子は
ハイレベルとなり、発振器によりパワートランジ
スタ３８が駆動されるため、DC・DCコンバータ
が動作する。

以上のように構成された第１図に示される装置
のDC・DCコンバータの動作による速度特性が第
４図の二点鎖線で示されている。

第４図から、第１図に占める装置の場合は、始
動時から機関の低速回転域でDC・DCコンバータ
の動作時間が必要以上に長くなり、エネルギーロ
スが増大するという不具合がある。又、コンパレ
ータ３５の非反転端子電圧V₅のピーク値が反転
端子電圧V₄付近になると、コンパレータ３５の
動作が不安定となり、重ね放電をしたり、しなか
つたりを繰返す領域が存在する。そのため、従来
の装置では適切な或る回転数でDC・DCコンバー
タの動作を停止する必要があつた。

〔発明の目的〕

本発明は、前記従来の課題に鑑みて為されたも
のであり、その目的は、機関の回転に応じて効率
良くしかも安定した点火信号を各気筒に分配供給
することができる内燃機関用無接点点火装置を提
供することにある。

〔発明の概要〕

前記目的を達成するために、本発明は、機関の
回転に同期した点火信号を各気筒の点火栓電極間
に順次供給して各点火栓の電極間を短絡させる点
火部と、電極間の短絡による点火栓の放電ループ
を持続させる補助点火信号を点火部に供給する補
助点火部と、を備えた内燃機関用無接点火装置に
おいて、機関の回転に同期して微分パルス信号を
発生するパルス信号発生回路と、機関の回転に応
じたレベルの信号を発生する回転数―電圧変換回
路と、基準レベルと微分パルス信号のレベルとを
比較し、微分パルス信号のレベルが基準レベルを
越えたとき補助点火信号を発生する補助点火信号
発生回路とにより補助点火部を構成し、回転数―
電圧変換回路の出力信号を補助点火信号発生回路
の基準レベルに重畳し、機関の低回転域における
放電ループの持続時間を一定時間に維持し、機関
の高回転域における放電ループの持続時間を機関
の回転数の増加に応じて漸次減少させるようにし
たことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を
説明する。

第５図には、本発明の好適な実施例の構成が示
されている。

第５図において、点火部に含まれる点火装置
３、点火コイル４、配電器５は第１図に示す従来
装置と同様であるので同一符号を付してそれらの
説明は省略する。又、抵抗２９、ツエナーダイオ
ード３２によりコンパレータ４２〜４５の電源ラ
インが安定化されている。又、抵抗２４〜２８、
コンデンサ４０、コンパレータ４５により発振器
が構成されており、DC・DCコンバータの構成
は、第１図のものと同様である。ただし第１図の
ものとは符号が異なつている。

機関の回転に同期して微分パルス信号を発生す
るパルス信号発生回路が抵抗１０〜１５、ダイオ
ード３４、ツエナーダイオード３３、コンデンサ
３７、コンパレータ４２を有する回転数検出回路
と、コンデンサ３８、抵抗１６、ダイオード５０
を有する微分回路とにより構成されている。

又、機関の回転数に応じたレベルの信号を発生
する回転数―電圧変換回路は抵抗１７〜２１、コ
ンパレータ４３、トランジスタ４６、コンデンサ
３９によつて構成されている。

DC・DCコンバータと共に補助点火信号発生回
路を構成するDC・DCコンバータの動作時間決定
回路が抵抗２２，２３、コンパレータ４４により
構成されている。

点火装置３のパワートランジスタ３ｂのコレク
タ電圧V₁は抵抗１０，１１によつて分圧され、
ダイオード３４を介してコンパレータ４２の非反
転端子に印加されている。コンパレータ４２の非
反転端子とGND間にはコンデンサ３７、抵抗１
２、ツエナーダイオード３３が接続され非反転端
子電圧V₇が平滑化されている。

コンパレータ４２の反転端子はツエナーダイオ
ード３２のツエナー電圧Vzを抵抗１３，１４で
分圧した電圧が基準電圧として印加されている。
非反転端子電圧V₇、反転端子電圧V₆を第６図ｐ
＋ｕに示す。ｐ図〜ｔ図は低速時でありｕ図〜ｙ
図は高速時である。

ｐ，ｕ図に示すように、V₇＞V₆となる区間で
はコンパレータ４２の出力端子はハイレベルとな
る。コンパレータ４２の出力電圧はコンデンサ３
８、抵抗１６の微分回路を介してコンパレータ４
３，４４の非反転端子に印加される。微分電圧
V₈はコンパレータ４３の反転端子電圧V₉と比較
され、V₈＞V₉の区間でコンパレータ４３の出力
電圧V₁₀はハイレベルとなる。なお、第６図の
ｑ，ｖにコンパレータ４３の非反転端子電圧波形
及び反転端子電圧波形を示し、ｒ，ｗ図にコンパ
レータ４３の出力電圧波形を示す。

微分電圧V₈のピーク値はツエナーダイオード
３２のツエナー電圧Vzを抵抗１５，１６で分圧
した値となり、充電時定数も抵抗１５，１６、コ
ンデンサ３８で決定され、かつコンパレータ４３
の反転端子電圧V₉もツエナー電圧Vzを抵抗１
７，１８で分圧した電圧となるため、コンパレー
タ４３の出力端子がハイレベルとなる区間は一定
時間となる。又、V₁₀がハイレベルとなると、抵
抗１９，２０を介してトランジスタ４６にベース
電流が流れ、トランジスタ４６がONし、抵抗２
１を介してコンデンサ３９が充電される。

コンデンサ３９の充電電荷は抵抗２３を介して
常時放電されるが、毎周期一定時間トランジスタ
４６がONして充電されるため機関の回転数の増
加と共に、コンデンサ３９の充電電圧は増加す
る。なお、キースイツチがONで機関が0rpm時
にはコンデンサ３９の充電電圧はツエナー電圧
Vzを抵抗２２，２３で分圧した電圧となり、コ
ンデンサ３９の充電電圧の最小値はこの分圧電圧
によつて制限される。抵抗２２，２３による分圧
電圧V₁₁と微分波形V₈の比較により、DC・DCコ
ンバータの最大動作時間が決定される。

低速時のコンパレータ４４の非反転端子電圧
V₈と反転端子電圧V₁₁を第６図ｓに示す。V₈＞
V₁₁となる区間ではコンパレータ４４の出力端子
はハイレベルとなり、このハイレベルの区間が
DC・DCコンバータの動作時間となる。

第６図ｔにコンパレータ４４の出力端子波形を
示す。高速時にV₈とV₁₁の関係は第６図ｘに示す
波形となり、コンパレータ４４の出力端子波形も
第６図ｙに示すようにハイレベルの区間が低速時
に比べ短縮される。

以上のように構成された本実施例における装置
のDC・DCコンバータの動作時間の速度特性は、
第４図の一点鎖線で示される特性となる。即ち、
本実施例における装置は、回転数―電圧変換回路
の出力信号をコンパレータ４４の基準電圧に重畳
させることにより、機関の回転数の増加と共に、
DC・DCコンバータの動作時間をロータ５ａとサ
イドプラグ５ｂとの対向時間内で減少させること
が可能となり、又、DC・DCコンバータの最大動
作時間も任意に制限することが可能となる。その
ため、始動時から低速時にかけてのエネルギーロ
スを低減することができる。又本実施例において
は、回転数―電圧変換回路の出力信号がコンパレ
ータ４４の基準電圧に重畳される方式が採用され
ているので、DC・DCコンバータの動作が不安定
になることはない。又さらに前記実施例において
は、コンパレータ４４の反転端子電圧V₁₁が非反
転端子電圧V₁₈のピーク値を越えるとDC・DCコ
ンバータの動作が停止するため、或る回転数で
DC・DCコンバータを停止する必要がないため、
停止回路が不用となり、小形化が可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、機関の回
転に応じて適正な点火信号を発生させることがで
きるので、エネルギーロスを最小限に抑制するこ
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図は従来装置の構成図、第２図及び第３図
はそれぞれ第１図に示す装置の各部の波形図、第
４図は従来装置と本発明に係る装置のDC・DCコ
ンバータの動作時間の速度特性図、第５図は本発
明の一実施例を示す構成図、第６図は第５図に示
す装置の各部の波形図である。 ３…点火装置、３ａ…ピツクアツプコイル、３
ｂ…パワートランジスタ、４…点火コイル、５…
配電器、５ａ…ロータ、５ｂ…サイドプラグ、６
〜９…点火栓、３５〜３６，４２〜４５…コンパ
レータ、３９，４９…昇圧トランス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 機関の回転に同期した点火信号を各気筒の点
   火栓電極間に順次供給して各点火栓の電極間を短
   絡させる点火部と、電極間の短絡による点火栓の
   放電ループを持続させる補助点火信号を点火部に
   供給する補助点火部と、を備えた内燃機関用無接
   点点火装置において、機関の回転に同期して微分
   パルス信号を発生するパルス信号発生回路と、機
   関の回転数に応じたレベルの信号を発生する回転
   数―電圧変換回路と、基準レベルと微分パルス信
   号のレベルとを比較し、微分パルス信号のレベル
   が基準レベルを越えたとき補助点火信号を発生す
   る補助点火信号発生回路とにより補助点火部を構
   成し、回転数―電圧変換回路の出力信号を補助点
   火信号発生回路の基準レベルに重畳し、少なくと
   も機関の高回転域における放電ループの持続時間
   を、機関の回転数の増加に応じて漸次減少させる
   ことを特徴とする内燃機関用無接点点火装置。