JPS6344946B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は機関の過回転を防止するために高速領
域で点火位置を遅らせる点火位置制御回路を備え
た内燃機関用点火装置に関するものである。

従来機関の過回転を防止する回路を備えた内燃
機関用点火装置として、機関の回転数（rpm）が
設定値に達したときに点火動作を停止させるよう
にしたものが多く用いられていたが、点火動作を
停止させると未燃焼ガスが排出されたり、過回転
防止動作が開始される回転数と過回転防止動作が
解除される回転数とが不一致になるヒステリシス
が生じたりする欠点があつた。特にヒステリシス
が生じると、回転数が設定値よりも低い値に低下
するまで点火動作が再開されないため、点火プラ
グが未燃焼ガスで漏れて着火が困難になつたり、
バツクフアイアが生じたりする欠点があつた。そ
こで、機関の回転数が設定値に達したときに点火
位置を遅らせることにより回転数の上昇を抑える
ようにした装置が提案されたが、従来のこの種の
装置では、回転数を検出するためにポンプアツプ
回路を用いていたため応答遅れが大きく、回転数
が急上昇した場合や急下降した場合に正確な過回
転防止動作が行なわれないという欠点があつた。

本発明の目的は、未燃焼ガスを排出させること
がない上に過回転防止動作にヒステリシスが生じ
ることがなく、しかも応答遅れを少なくした過回
転防止回路付きの内燃機関用点火装置を提供する
ことにある。

本発明は、点火コイルの１次電流を制御する１
次電流制御用半導体スイツチの動作により点火用
の高電圧を発生させる点火回路と、前記内燃機関
の回転に同期して交流電圧を誘起し一方の半サイ
クルの出力で前記点火回路に点火エネルギーを与
えるように該点火回路に接続されたエキサイタコ
イルと、前記内燃機関の回転に同期して発生する
信号電圧が第１の閾値に達したときに前記１次電
流制御用半導体スイツチのトリガ信号入力端子に
点火タイミング信号を与えて点火動作を行なわせ
る点火タイミング信号供給回路と、前記内燃機関
の回転数が設定値に達したときに前記１次電流制
御用半導体スイツチの動作位置を遅らせるように
制御する点火位置制御回路とを備えた内燃機関用
点火装置において、前記１次電流制御用半導体ス
イツチのトリガ信号入力端子間に対して並列に接
続された電流制限素子と遅角用サイリスタとの直
列回路と、前記信号電圧が前記第１の閾値より低
い第２の閾値に達したときに前記遅角用サイリス
タのゲートに点弧信号を与える点弧信号供給回路
と、前記信号電圧により一定の時定数で充電され
る設定回転数決定用コンデンサと、前記設定回転
数決定用コンデンサの端子電圧が前記第２の閾値
より低い第３の閾値未満のときに前記遅角用サイ
リスタに前記点弧信号が与えられるのを許容し前
記設定回転数決定用コンデンサの端子電圧が前記
第３の閾値以上になつているときに前記遅角用サ
イリスタに点弧信号が与えられるのを阻止する遅
角用サイリスタ制御回路とにより前記点火位置制
御回路を構成したことを特徴とするものである。

以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。

第１図は本発明の第１の実施例を示したもの
で、同図において１は１次コイル１ａ及び２次コ
イル１ｂを有する点火コイル、２は図示しない機
関の気筒に取付けられ、２次コイル１ｂの両端に
接続された点火プラグである。１次コイル１ａの
一端はカソードを接地したダイオード３のアノー
ドに接続され、他端はコンデンサ４の一端に接続
されている。コンデンサ４の他端はカソードをダ
イオード３のアノードに接続した１次電流制御用
半導体スイツチとしてのサイリスタ５のアノード
に接続され、サイリスタ５のゲートカソード間に
は抵抗６が並列接続されている。１次コイル１ａ
の両端にはカソードを接地側に向けてダイオード
７が並列接続され、以上の各部によりコンデンサ
放電式の点火回路８が構成されている。

上記点火回路に点火エネルギを与えるため、図
示しない磁石発電機内にエキサイタコイル９が設
けられている。この磁石発電機は機関により駆動
され、エキサイタコイル９には機関の回転に同期
して交流電圧が誘起する。エキサイタコイル９の
一端は接地され、他端はダイオード１０を通して
サイリスタ５のアノードに接続されている。した
がつてエキサイタコイル９の図示の実線矢印方向
の一方の半サイクルの出力電圧（以下正方向電圧
という。）ν_eによりダイオード１０を通してコン
デンサ４が図示の極性に充電される。エキサイタ
コイル９の図示の破線矢印方向の、他方の半サイ
クルの出力電圧（以下負方向電圧という。）ν_e′か
らサイリスタ５を制御するための信号電圧を得る
ため、アノードが接地されたダイオード１１が設
けられ、このダイオードのカソードには、抵抗１
３の一端が接続されている。抵抗１３の他端はダ
イオード１４のアノードに接続され、ダイオード
１４のカソードはエキサイタコイル９の非接地側
端子に接続されている。抵抗１３とダイオード１
４のアノードとの接続点はサイリスタ５のカソー
ドに接続され、抵抗１３とダイオード１１のカソ
ードとの接続点はアノードをサイリスタ５のゲー
トに接続した第１のツエナーダイオード１５のカ
ソードに接続されている。

上記ダイオード１１、抵抗１３、ダイオード１
４及び第１のツエナーダイオード１５により、エ
キサイタコイル９の負方向電圧によりサイリスタ
（１次電流制御用半導体スイツチ）５のゲート
（トリガ信号入力端子）に点火タイミング信号を
与える点火タイミング信号供給回路が構成されて
いる。即ち、エキサイタコイル９に負方向電圧が
誘起すると、エキサイタコイル９→ダイオード１
１→抵抗１３→ダイオード１４→エキサイタコイ
ル９の経路で電流が流れ、抵抗１３の両端に信号
電圧V₁が現われる。この信号電圧V₁がツエナー
ダイオード１５のツエナー電圧V_z1に相当する第
１の閾値に達すると、このツエナーダイオード１
５を通してサイリスタ５のゲートに点火タイミン
グ信号が入り、サイリスタ５が導通する。これに
よりコンデンサ４の電荷がサイリスタ５及び１次
コイル１ａを通して放電し、１次コイル１ａに大
きな電流変化が生じる。この電流変化により点火
コイルの鉄心中で大きな磁束変化が生じ、２次コ
イル１ｂに点火用の高電圧が誘起する。この高電
圧は点火プラグ２に印加され、点火プラグ２に火
花が生じて機関が点火される。

機関の回転数が設定値に達したときに機関の点
火位置を遅らせるように制御するため、点火位置
制御回路１６が設けられている。この制御回路
は、電流制限素子としての可変抵抗器１７と、遅
角用サイリスタ１８との直列回路とを備え、この
直列回路はツエナーダイオード１５を通してサイ
リスタ（１次電流制御用半導体スイツチ）５のゲ
ートカソード間（トリガ信号入力端子間）に対し
て並列に接続されている。サイリスタ１８のカソ
ードは前記ダイオード３を通して接地され、この
サイリスタのゲートカソード間に抵抗１９が並列
に接続されている。サイリスタ１８のゲートに第
２のツエナーダイオード２０のアノードが接続さ
れ、ツエナーダイオード２０のカソードは抵抗２
１を通して抵抗１３の非接地側の端子に接続され
ている。ツエナーダイオード２０のツエナー電圧
V_z2は、第１のツエナーダイオード１５のツエナ
ー電圧V_z1よりも低く設定しされ、抵抗２１及び
ツエナーダイオード２０より、抵抗１３の両端に
得られる信号電圧が前記第１の閾値より低い第２
の閾値（ツエナー電圧V_z2）に達したときにサイ
リスタ１８に点弧信号を与える点弧信号供給回路
が構成されている。

サイリスタ１８のゲートにはまたエミツタが前
記ダイオード３を通して接地されたトランジスタ
２２のコレクタが接続され、このトランジスタ２
２のベースエミツタ間には抵抗２３が並列接続さ
れている。また抵抗１３の両端に設定回転数決定
用可変抵抗器２４と設定回転数決定用コンデンサ
２５との直列回路が並列接続され、抵抗１３の両
端に得られる信号電圧V₁により可変抵抗器２４
を通してコンデンサ２５が一定の時定数で充電さ
れるようになつている。コンデンサ２５と可変抵
抗器２４との接続点に第３のツエナーダイオード
２６のカソードが接続され、ツエナーダイオード
２６のアノードがトランジスタ２２のベースに接
続されている。ツエナーダイオード２６のツエナ
ー電圧V_z3は第２のツエナーダイオード２０のツ
エナー電圧V_z2より低く設定され、この第３のツ
エナーダイオード２６、抵抗２３及びトランジス
タ２２により、設定回転数決定用コンデンサ２５
の端子電圧が第３のツエナーダイオード２６のツ
エナー電圧に相当する第３の閾値未満のときに遅
角用サイリスタ１８に点弧信号が与えられるのを
許容し、設定回転数決定用コンデンサ２５の端子
電圧が第３の閾値以上になつているときに遅角用
サイリスタ１８に点弧信号が与えられるのを阻止
する遅角用サイリスタ制御回路が構成されてい
る。また抵抗１３とダイオード１１のカソードと
の接続点にカソードをサイリスタ５のアノードに
接続したダイオード２７のアノードが接続され、
サイリスタ５の導通時にコンデンサ２５の電荷が
可変抵抗器２４、ダイオード２７及びサイリスタ
５を通して急速放電するようになつている。

次に第２図及び第３図を参照して上記点火装置
の動作を説明する。エキサイタコイル９に正方向
電圧ν_eが発生すると、エキサイタコイル９→ダイ
オード１０→コンデンサ４→ダイオード７及び１
次コイル１ａ→エキサイタコイル９の経路でコン
デンサ４が充電される。次にエキサイタコイル９
に負方向電圧ν_e′が発生すると、エキサイタコイ
ル９→ダイオード１１→抵抗１３→ダイオード１
４→エキサイタコイル９の経路で電流が流れ、抵
抗１３のの両端に信号電圧V₁が現われる。この
信号電圧V₁は可変抵抗器２４を通してコンデン
サ２５に印加されるため、コンデンサ２５は一定
の時定数で極性に充電される。機関の回転数Ｎが
設定値N_s未満の場合には、第２図に示すように、
機関の回転角θ_pで信号電圧V₁及びコンデンサ２
５の端子電圧V₂が立上つた後、角度θ₁で先ずコ
ンデンサ２５の端子電圧V₂が第３のツエナーダ
イオード２６のツエナー電圧V_z3に達し、次いで
角度θ_iで信号電圧V₁が第１のツエナーダイオード
１５のツエナー電圧V_z1に達する。角度θ₁で電圧
V₂がツエナー電圧V_z3に達すると、トランジスタ
２２にベース電流が流れるためこのトランジスタ
２２が導通し、サイリスタ１８のゲートに点弧信
号が入るのを阻止する。角度θ_iで信号電圧V₁がツ
エナー電圧V_z1に達するとサイリスタ５に点火タ
イミング信号が入り、このサイリスタ５が導通す
る。したがつてコンデンサ４の電荷がサイリスタ
５及び１次コイル１ａを通して放電し、２次コイ
ル１ｂに点火用の高電圧が発生して点火動作が行
なわれる。機関の回転数の上昇に伴つて信号電圧
V₁の波高値が高くなりその立上りが早くなるた
め、信号電圧V₁がツエナー電圧V_z1に達する角度
が進み、点火位置が進んでいく。

機関の回転数Ｎが設定値Z_s以上になると、第３
図に示すように、コンデンサ２５の端子電圧V₂
がツエナー電圧V_z3に達する角度θ₁よりも位相が
進んだ角度θ_aで信号電圧V₁が第２のツエナーダ
イオード２０のツエナー電圧V_z2に達するため、
サイリスタ１８に点弧信号が入り、このサイリス
タ１８が導通する。サイリスタ１８が導通すると
可変抵抗器１７が抵抗１３に対し並列に接続され
るため、信号電圧V₁が低下する。この信号電圧
V₁はやがて角度θ_i′でツエナーダイオード１５の
ツエナー電圧V_z1に達し、この角度θ_i′で点火動作
が行なわれる。上記のように信号電圧V₁は角度
θ_aでサイリスタ１８の導通により低下するため、
信号電圧V₁がツエナー電圧V_z1に達する角度（点
火位置）θ_i′は、角度θ_aでサイリスタ１８が導通
しなかつたとした場合に信号電圧V₁がツエナー
電圧V_z1に達する角度θ_i″よりも遅れることにな
る。したがつて、点火位置の回転数Ｎに対する特
性は第４図に示すように設定回転数N_sでステツ
プ状に点火位置が遅角する特性になる。この点火
位置の遅角により機関の回転数の上昇が抑えら
れ、回転数が設定値以下に引下げられる。尚第４
図においてTDCは機関の上死点を示している。

本発明の装置においては、遅角用サイリスタ１
８に直列接続された電流制限素子の抵抗値を変え
ることにより、設定回転数における遅角量を調整
することができ、またコンデンサ２５の充電時定
数を調整することにより回転数の設定値を変える
ことができる。上記実施例では、第４図に破線で
示したように、可変抵抗器１７の抵抗値R₁₇を小
さくすることにより遅角量を増大させることがで
き、また可変抵抗器２４の抵抗値R₂₄を小さくす
ることにより回転数の設定値N_sを高い方に変化
させることができる。このように、本発明によれ
ば、過回転防止動作が開始される回転数の設定値
と点火位置の遅角量とを任意に調整することがで
きる。尚第１図の実施例においてコンデンサ２５
は、サイリスタ５の導通時に可変抵抗器２４、ダ
イオード２７及びサイリスタ５を通して急速に放
電するため、毎サイクル同一条件でコンデンサ２
５の充放電が繰り返される。したがつてヒステリ
シスが生じることがなく、過回転防止動作が開始
される回転数と過回転防止動作が解除される回転
数とを一致させることができる。また回転数検出
のためのポンプアツプ回路を用いないので、応答
を高めることができ、回転数の急上昇時及び急下
降時にも正確な動作を行なわせることができる。
尚従来のようにポンプアツプ回路回路を用いて回
転数を検出する場合には、機関の回転に同期して
電圧を発生するコイルの出力により充電される比
較的小容量の第１のコンデンサと、このコンデン
サの電荷により充電される大容量の第２のコンデ
ンサとを必要とする。このように従来の装置では
回転数の検出のために２個のコンデンサを必要と
する上に、その一方として大容量のものが必要に
なるため、装置が大形化し、高価になるのを避け
られなかつた。これに対し、本発明においては、
小容量の１個の設定回転数決定用コンデンサ２５
を設ければよいので、回路を簡単にすることがで
き、装置の小形化と価格の低減とを図ることがで
きる。

次に、第５図は本発明の第２の実施例を示した
もので、第１図の実施例と相違するのは、第２の
ツエナーダイオード２０をトランジスタ２２のコ
レクタとサイリスタ１８のゲートとの間に挿入し
た点である。その他の構成及び動作は第１図の例
と同様である。

第６図は本発明の第３の実施例を示したもの
で、この実施例において点火回路８は、サイリス
タ５のカソードが直接接地されている点を除き第
１図と同様に構成れている。サイリスタ５のゲー
トカソード間にはアノードを接地側に向けたダイ
オード２８が並列接続され、サイリスタ５のゲー
トには抵抗２９を通してコンデンサ３０の一端が
接続されている。コンデンサ３０の他端はアノー
ドを接地したサイリスタ３１のカソードに接続さ
れ、サイリスタ３１のゲートカソード間には抵抗
３２が並列接続されている。サイリスタ３１のゲ
ート及びアノードにはそれぞれ第１のツエナーダ
イオード１５のアノード及びカソードが接続さ
れ、サイリスタ３１のカソード及びエキサイタコ
イル９の非接地側端子にそれぞれダイオード１４
のアノード及びカソードが接地地されている。ダ
イオード２８、抵抗２９、コンデンサ３０、サイ
リスタ３１、抵抗３２、ツエナーダイオード１５
及びダイオード１４によりサイリスタ５に点火タ
イミング信号を与える点火タイミング信号供給回
路が構成されている。抵抗１３はサイリスタ３１
の両端に並列接続され、この抵抗１３の両端に信
号電圧V₁が現われるようになつている。点火位
置制御回路１６は第１図に示した例と同様に構成
されているが、この例では遅角用サイリスタ１８
のカソードがサイリスタ３１のカソードに接続さ
れ、サイリスタ１８のアノードが可変抵抗器１７
を通してサイリスタ３１のアノード（接地）に接
続されている。

第６図に示した実施例においては、エキサイタ
コイル９に負方向電圧ν_e′が発生したときにエキ
サイタコイル９→ダイオード２８→抵抗２９→コ
ンデンサ３０→ダイオード１４→エキサイタコイ
ル９の経路及びエキサイタコイル９→抵抗１３→
ダイオード１４→エキサイタコイル９の経路で電
流が流れ、コンデンサ３０が図示の極性に充電さ
れる。このコンデンサ３０の充電が進むにつれて
抵抗１３の両端に得られる信号電圧１３が上昇し
て行き、この信号電圧V₁が第１の閾値に達する
とツエナーダイオード１５が導通してサイリスタ
３１に点弧信号が入る。これによりサイリスタ３
１が導通し、コンデンサ３０の電荷が抵抗２９、
サイリスタ５のゲートカソード間及びサイリスタ
３１を通して放電する。この放電電流によりサイ
リスタ５の点火タイミング信号が与えられ、点火
動作が行なわれる。抵抗１３の両端に現われる信
号電圧V₁はまた可変抵抗器２４を通してコンデ
ンサ２５に印加されるため、このコンデンサ２５
が一定の時定数で充電される。機関の回転数が設
定値未満の場合には、信号電圧V₁がツエナーダ
イオード１５を導通させるレベルに達する前にコ
ンデンサ２５の端子電圧がツエナーダイオード２
６のツエナー電圧に達してトランジスタ２２を導
通させるためサイリスタ１８は導通せず、過回転
防止動作は行なわれない。回転数が設定値以上に
なると、コンデンサ２５の端子電圧V₂がツエナ
ーダイオード２６のツエナー電圧に達する以前に
信号電圧V₁がツエナーダイオード２０のツエナ
ー電圧以上になるためサイリスタ１８が導通し、
過回転防止動作が行なわれる。

第７図は本発明の第４の実施例を示したもの
で、この実施例ではエキサイタコイル９と別個に
信号コイル３５が設けられ、この信号コイル３５
の出力がダイオード３６を介して抵抗１３の両端
に印加されている。またサイリスタ５のカソード
が直接接地されている。その他の構成は第１図の
例と同様である。この第７図に示した例では、機
関の所定の回転角度位置で信号コイル３５が信号
電圧を発生し、この信号電圧が第１の閾値に達し
たときにツエナーダイオード１５を通してサイリ
スタ５に点火タイミング信号が与えられる。その
他の動作は第１図の例と同様である。

上記の各実施例ではコンデンサ放電式の点火回
路８を用いたが、本発明はエキサイタコイル９の
半波の出力で点火エネルギが与えられる点火回路
を用いる場合に広く適用できる。例えばエキサイ
タコイルから１次電流制御用半導体スイツチを通
して流しておいた電流を点火位置でしや断するこ
とによりエキサイタコイルに高電圧を誘起させ、
この高電圧を更に点火コイルで昇圧して点火用の
高電圧を得るようにした電流しや断形の点火回路
が用いられる場合にも本発明を適用できる。

以上のように本発明によれば、ポンプアツプ回
路による回転数検出回路を設ける必要がないの
で、応答遅れを少なくすることができ、回転数が
急上昇した場合や急下降した場合にも正確な過回
転防止動作を行なわせることができ、また過回転
防止動作にヒステリシスが生じることもない。更
に未燃焼ガスが排出されることがないので、点火
プラグが濡れたり、バツクフアイアが生じたりす
るのを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第５図、第６図及び第７図はそれぞれ
本発明の異なる実施例を示す接続図、第２図及び
第３図は本発明の動作を説明する信号波形図、第
４図は本発明により得られる点火位置の回転数に
対する特性の一例を示した線図である。 １……点火コイル、２……点火プラグ、４……
コンデンサ、５……サイリスタ（１次電流制御用
半導体スイツチ）、９……エキサイタコイル、１
１……ダイオード、１３……抵抗、１４……ダイ
オード、１５……ツエナーダイオード、１６……
点火位置制御回路、１７……可変抵抗器（電流制
限手段）、１８……遅角用サイリスタ、２０……
ツエナーダイオード、２２……トランジスタ、２
４……可変抵抗器、２５……設定回転数決定用コ
ンデンサ、２６……ツエナーダイオード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 点火コイルの１次電流を制御する１次電流制
   御用半導体スイツチの動作により点火用の高電圧
   を発生させる点火回路と、前記内燃機関の回転に
   同期して交流電圧を誘起し一方の半サイクルの出
   力で前記点火回路に点火エネルギーを与えるよう
   に該点火回路に接続されたエキサイタコイルと、
   前記内燃機関の回転に同期して発生する信号電圧
   が第１の閾値に達したときに前記１次電流制御用
   半導体スイツチのトリガ信号入力端子に点火タイ
   ミング信号を与えて点火動作を行なわせる点火タ
   イミング信号供給回路と、前記内燃機関の回転数
   が設定値に達したときに前記１次電流制御用半導
   体スイツチの動作位置を遅らせるように制御する
   点火位置制御回路とを備えた内燃機関用点火装置
   において前記点火位置制御回路は、前記１次電流
   制御用半導体スイツチのトリガ信号入力端子間に
   対して並列に接続された電流制限素子と遅角用サ
   イリスタとの直列回路と、前記信号電圧が前記第
   １の閾値より低い第２の閾値に達したときに前記
   遅角用サイリスタのゲートに点弧信号を与える点
   弧信号供給回路と、前記信号電圧により一定の時
   定数で充電される設定回転数決定用コンデンサ
   と、前記設定回転数決定用コンデンサの端子電圧
   が前記第２の閾値より低い第３の閾値未満のとき
   に前記遅角用サイリスタに前記点弧信号が与えら
   れるのを許容し前記設定回転数決定用コンデンサ
   の端子電圧が前記第３の閾値以上になつていると
   きに前記遅角用サイリスタに点弧信号が与えられ
   るのを阻止する遅角用サイリスタ制御回路とを具
   備したことを特徴とする内燃機関用点火装置。 ２ 前記信号電圧は前記エキサイタコイルの他方
   の半サイクルの出力電圧により与えられる特許請
   求の範囲第１項に記載の内燃機関用点火装置。 ３ 前記信号電圧は前記エキサイタコイルとは別
   個に設けられた信号コイルの出力電圧で与えられ
   る特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関用点火
   装置。