(57)【要約】【課題】マイコンを駆動させるためのパルサコイルを不要とすることにより、内燃機関用点火装置における磁石発電機能部分の構造の簡単化と、小型化を充分に達成することを目的とする。【解決手段】点火コイル１８の１次巻線電圧Ｄの主電圧分ｄ１で点火エネルギーを、副電圧分ｄ２でマイコン９の電源と外部割込み信号ｓ１を得、マイコン９からの点火信号ｓ２を、極性の異なる信号の伝達を可能とする信号伝達手段２６を介して点火回路２１に与えることにより、極性の異なる点火信号ｓ２でも点火動作を得ることができるようにした。【選択図】図１
2010180854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火コイルの１次巻線に、第１半導体スイッチを並列に接続し、該第１半導体スイッチに第２半導体スイッチを接続し、該第２半導体スイッチのオンにより第１半導体スイッチをオフさせて、前記１次巻線に流れている１次短絡電流を急激に遮断し、前記点火コイルの２次巻線に接続された点火プラグに火花放電を発生させる点火回路を有する、誘導放電型内燃機関用点火装置に組付けられる点火時点制御装置であって、前記１次巻き線の１次巻線電圧を、一つの主電圧分の前後に、逆方向の副電圧分を連続させる出力波形とし、定電圧電源部と、マイコン部と、周期信号発生部とから構成し、前記定電圧電源部を、前記１次巻線電圧の副電圧分を充電して、一定電圧値の出力を、前記マイコン部と周期信号発生部に供給するものとし、前記周期信号発生部を、前記１次巻線電圧の前側の副電圧分の入力で、外部割込み信号を出力するものとし、前記マイコン部を、前記外部割込み信号により回転速度を求め、予め用意したテーブルデータの前記回転速度に対応したデータに従った点火時点で点火信号を出力するものとし、該点火信号を、極性の異なる信号の伝達を可能とする信号伝達手段を介して、前記第２半導体スイッチのトリガ信号とする内燃機関用点火装置の点火時点制御装置。
【請求項２】
信号伝達手段をフォトサイリスタカプラで構成し、該フォトサイリスタカプラのサイリスタで第２半導体スイッチを構成した、請求項１に記載の内燃機関用点火装置の点火時点制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の誘導放電型点火装置の点火時点制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関用点火装置として、点火コイルの１次巻線を流れる１次短絡電流を急激に遮断し、もって点火コイルの２次巻線に高電圧を発生させ、この２次巻線に接続されている点火プラグに火花放電を発生させて、点火動作を行う誘導放電型点火装置が知られている。
【０００３】
この誘導放電型点火装置は、構成が簡単で、確実な点火動作を得ることができる、と云う利点がある反面、点火時点を、１次巻線の１次巻線電圧が予め設定した値に達した時点、もしくは１次巻線電圧が最大値に達した時点に設定することになるので、点火時点の大きな進角幅を得ることができず、このため点火時点を所望する時点に正確に制御することができるとは限らず、これにより内燃機関の安全で効率の良い運転、燃料消費率の低減、そして排気ガスの浄化を得ることを充分に達成できない、と云う不満があった。
【０００４】
この不満を解消する従来技術として、特開２００４−３０１０１６号公報に示されているように、点火コイルとは別にパルサコイルを設け、このパルサコイルからのパルサ信号により、機関の回転速度を算出すると共に、この回転速度に応じた点火時点を決定して点火信号を出力するマイコンを設けたものがあり、このようにマイコンを利用して点火時点を自由に設定することにより、適正な点火時点の設定を得るようにしている。
【０００５】
しかしながら、上記した従来技術にあっては、点火コイルとは別に、マイコン専用としてパルサコイルを必要とするので、その分、磁石発電機能部分の構造が複雑となり、その製造に手間が掛かって経費を要することになると共に、大型となるので、点火装置に対する強い小型化の要求に、充分には応じることができない、と云う問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３０１０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、上記した従来技術における問題点を解消すべく草案されたもので、マイコンを駆動させるためのパルサコイルを不要とすることを技術的課題とし、もって磁石発電機能部分の構造の簡単化と、小型化を充分に達成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記技術的課題を解決するための本発明の主たる構成は、
点火コイルの１次巻線に、第１半導体スイッチを並列に接続し、この第１半導体スイッチに第２半導体スイッチを接続し、この第２半導体スイッチのオンにより第１半導体スイッチをオフさせて、点火コイルの１次巻線に流れている１次短絡電流を急激に遮断し、点火コイルの２次巻線に接続された点火プラグに火花放電を発生させる点火回路を有する、誘導放電型内燃機関用点火装置に組付けられる点火時点制御装置であること、
点火コイルの１次巻線の１次巻線電圧を、一つの主電圧分の前後に、逆方向の副電圧分を連続させる出力波形とすること、
定電圧電源部と、マイコン部と、周期信号発生部とから構成されること、
定電圧電源部を、１次巻線電圧の副電圧分を充電して、一定電圧値の出力を、マイコン部と周期信号発生部に供給するものとすること、
周期信号発生部を、１次巻線電圧の前側の副電圧分の入力で、外部割込み信号を出力するものとすること、
マイコン部を、周期信号発生部からの外部割込み信号により回転速度を求め、予め用意したテーブルデータの回転速度に対応したデータに従った点火時点で点火信号を出力するものとすること、
マイコン部からの点火信号を、極性の異なる信号の伝達を可能とする信号伝達手段を介して、点火回路の第２半導体スイッチのトリガ信号とすること、
にある。
【０００９】
本発明の別の構成は、上記した主たる構成に加えて、信号伝達手段をフォトサイリスタカプラで構成し、このフォトサイリスタカプラのサイリスタで第２半導体スイッチを構成した、ものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、上記した構成となっているので、以下に示す効果を奏する。
本発明の主たる構成にあっては、マイコン部および周期信号発生部の電源となる定電圧電源部の電力源として、点火コイルから得られる１次巻線電圧の副電圧分を利用するので、専用の電源電力を発生するパルサコイルが不要となる。
【００１１】
このため、内燃機関用点火装置における磁石発電機能部分の構造が簡単化し、その分、製造価格の低減を得ることができると共に、装置の小型化の要望に充分に答えることができる。
【００１２】
また、マイコン部の電源電力となる１次巻線電圧の副電圧分と、点火電力となる１次巻線電圧の主電圧分とは、その極性が反対であるので、マイコン部から出力される点火信号は、点火電力とは逆極性となり、そのままでは点火回路の第２半導体スイッチのトリガ信号として使用することができないのであるが、極性の異なる信号の伝達を可能とする信号伝達手段を用いることにより、点火信号をトリガ信号として機能させることを可能としている。
【００１３】
これにより、パルサコイルに代えて、点火コイルの１次巻線に誘起される１次巻線電圧の副電圧分を、定電圧電源部、周期信号発生部そしてマイコン部の電源電力として用いることを可能とし、もってパルサコイルの不使用を、不都合なく実現させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態例を示す、電気回路図である。
【図２】電圧と信号の一実施例の動作タイミングを示す、説明図である。
【図３】電圧と信号の他の実施例の動作タイミングを示す、説明図である。
【図４】点火時点進角動作を示す、進角特性線図である。
【図５】データベースの内容を表にして示した、データ説明図である。
【図６】データベースに設定された進角値を示す、データ説明図である。
【図７】点火時点制御装置のメインルーチンのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の態様を、図面を参照しながら説明する。
図１は、誘導放電型の点火回路２１と組合わさって内燃機関用点火装置を構成する、本発明による点火時点制御装置１の構成例を示す電気回路図で、点火時点制御装置１は、定電圧電源部２とマイコン部８と周期信号発生部１１とから構成されている。
【００１６】
点火回路２１が接続される点火コイル１８の１次巻線１９は、主電圧分ｄ１の前後に、逆方向の副電圧分ｄ２を連続させて出力する１次巻線電圧Ｄ（図２（ａ）参照）を誘起する。
【００１７】
１次巻線電圧Ｄは、その主電圧分ｄ１が点火電力として利用され、その副電圧分ｄ２が定電圧電源部２と周期信号発生部１１の電源電力として利用される。
【００１８】
点火時点制御装置１が取付けられる点火回路２１（図１参照）は、２次巻線に点火プラグ２０を接続した点火コイル１８の１次巻線１９に接続されており、１次巻線１９に、パワートランジスタである第１半導体スイッチ２２と、バイアス抵抗２３とゲート・カソード間にゲート抵抗２５を接続したサイリスタである第２半導体スイッチ２４との直列回路を並列接続し、第１半導体スイッチ２２のベースに第２半導体スイッチ２４のアノードを接続して構成されている。
【００１９】
この点火回路２１は、内燃機関の稼動により、点火コイル１８の１次巻線１９に１次巻線電圧Ｄが誘起されると、この１次巻線電圧Ｄに従って第１半導体スイッチ２２がオンし、１次巻線１９に1次短絡電流を流し、この状態から第２半導体スイッチ２４をオンさせると、第１半導体スイッチ２２は、そのベース電流が側路されるためオフし、１次短絡電流を急激に遮断し、これにより２次巻線に高電圧を誘起して点火プラグ２０に火花放電を発生させて点火動作を行う。
【００２０】
点火時点制御装置１の定電圧電源部２は、点火コイル１８の１次巻線１９に誘起された１次巻線電圧Ｄの副電圧分ｄ２の一部を充電し、一定電圧値の出力を、マイコン部８と周期信号発生部１１に供給するもので、整流ダイオード７で整流された１次巻線１９の副電圧分ｄ２の一部を、ベースに電圧安定化ツェナーダイオード５を接続し、コレクタ・ベース間にベース抵抗６を接続した電圧安定化トランジスタ４を介して電源コンデンサ３に、一定電圧として充電し、この充電電圧を一定電圧として出力する。
【００２１】
この定電圧電源部２の一定電圧値は、マイコン部８のマイコン９の動作可能電圧の上限値に近い値、具体的には５Ｖに設定されており、これにより定電圧出力信号中にサージノイズが侵入したとしても、このサージノイズの影響を受けないようにしている。
【００２２】
マイコン部８は、マイコン９を主体として構成されており、定電圧電源部２の出力電圧値が予め設定した一定値に達したことを検出して、リセットポートに対する指令により立ち上がり、点火信号供給抵抗１０を介して、第２半導体スイッチ２４のゲートに、トリガ信号である点火信号ｓ２を出力する。
【００２３】
周期信号発生部１１は、定電圧電源部２から定電圧信号を、波形整形抵抗１６を介してトランジスタである信号発生半導体スイッチ１２に与えておき、信号発生半導体スイッチ１２のベースに接続された検出ツェナーダイオード１３と電圧検出抵抗１４と整流ダイオード１７の直列回路により、１次巻線電圧Ｄの副電圧分ｄ２が、検出ツェナーダイオード１３のツェナー電圧である周期検出電圧値ｖ１を越えたならば、ベース・エミッタ間に動作安定抵抗１５を接続した信号発生半導体スイッチ１２をオンさせ、この信号発生半導体スイッチ１２と波形整形抵抗１６との接続点の電位を、外部割込み信号ｓ１（図２（ｂ）参照）としてマイコン部８に出力する。
【００２４】
マイコン部８は、マイコン９の入力端子に入力される外部割込み信号ｓ１の立上り（図２（ｂ）および図３（ｂ）においては「立下り」となっている）時点である周期検出時点ｔ１を起点として、回転速度を求め、予め記憶されているデータテーブルＴＤの、求めた回転速度に対応したデータに従って点火信号ｓ２を出力する。
【００２５】
この点火信号ｓ２は、マイコン９から点火信号供給抵抗１０を経て、点火回路２１の第２半導体スイッチ２４にトリガ信号として出力されるが、図示実施例の場合、第２半導体スイッチ２４として、フォトサイリスタカプラを使用した信号伝達手段２６のフォトサイリスタを使用し、点火信号ｓ２の極性に関わりなく、第２半導体スイッチ２４をトリガできるようにしている。
【００２６】
マイコン部８における回転速度の検出は、隣合った周期検出時点ｔ１間の時間である周期Ｔ１に従って求める方法と、周期検出時点ｔ１から、１次巻線電圧Ｄの主電圧分ｄ１が下限電圧値ｖ２に達する下限電圧値時点ｔ３までの時間である瞬時速度時間Ｔ２に従って求める方法とがある。
【００２７】
なお、下限電圧値ｖ２は、１次巻線電圧Ｄの火花放電を持続できる最低値を示しており、瞬時速度時間Ｔ２は、１次巻線電圧Ｄの値が、この下限電圧値ｖ２よりも大きく（図２および図３においては、「小さく」）なるまでの時間となっている。
【００２８】
周期Ｔ１に従って回転速度を求める方法は、最も一般的な方法で、検出された回転速度は、１周期の平均速度として検出されるので、回転動作が安定している、高速時に適合している。
【００２９】
瞬時速度時間Ｔ２に従って回転速度を求める方法は、点火動作を確実に得るための方法で、検出される回転速度は、内燃機関の上死点に近い直前のタイミング位置の速度であり、この速度は、慣性力が小さいため、回転にむらがある低速時においては、回転速度が最も低下するところの速度を示すことになり、回転動作が不安定である低速時に適合している。
【００３０】
点火信号ｓ２の出力される点火時点ｔ２を、周期Ｔ１に従ったタイマー時間Ｔ３で決定する場合は、図２に示すように、得られた周期Ｔ１に対応したタイマー時間Ｔ３をデータテーブルＴＤから得、このタイマー時間Ｔ３を、予め設定された時点、例えば周期検出時点ｔ１からカウントし、そのカウントアップ時を点火時点ｔ２として、この点火時点ｔ２に点火信号ｓ２を出力する。
【００３１】
また、点火信号ｓ２の出力される点火時点ｔ２を、瞬時速度時間Ｔ２に従ったタイマー時間で決定する場合は、図３に示すように、得られた瞬時速度時間Ｔ２に対応したタイマー時間Ｔ３をデータテーブルＴＤから得、このタイマー時間Ｔ３を、予め設定された時点、例えば周期検出時点ｔ１からカウントし、そのカウントアップ時を点火時点ｔ２として、この点火時点ｔ２に点火信号ｓ２を出力する。
【００３２】
この場合、タイマー時間Ｔ３のカウントを、その値が決定される下限電圧値時点ｔ３ではなく、それより前の瞬時速度時間Ｔ２の検出と一緒に、周期検出時点ｔ１から行うことにより、カウント動作そのものを、時間的に余裕を持って行うことができる。
【００３３】
このタイマー時間Ｔ３を設定するための、周期Ｔ１と瞬時速度時間Ｔ２との使い分けは、回転動作が不安定な低速域では瞬時速度時間Ｔ２を、回転動作が安定する通常速度以上の速度域では周期Ｔ１を用いるのが良く、例えばアイドリング速度（４０００ｒｐｍ程度）を境として、アイドリング速度以下では瞬時速度時間Ｔ２により、反対にアイドリング速度以上では周期Ｔ１により、点火時点ｔ２の制御を行うのが良い。
【００３４】
図４は、周期Ｔ１だけに従って制御された点火時点の進角特性の一例を示す進角特性線図で、８００ｒｐｍ〜８０００ｒｐｍの回転域で、要求された進角動作（図５参照）を得るための進角特性曲線Ｆを示すもので、この進角特性曲線Ｆを得るためのデータテーブルＴＤは、図６に示すように、要求された進角特性曲線Ｆに合わせて、低速域（データテーブル番号３）、進角域（データテーブル番号２）、そして高速域（データテーブル番号１）の３つの回転域に分けられており、各回転域別に分解能が決められている。
【００３５】
なお、高速域（４５００ｒｐｍ〜８０００ｒｐｍ）においては、回転速度が上がるのに従って、点火時点が「遅角」する動作状態に設定されているが、これは回転速度が或る速度（図示実施例の場合は、４５００ｒｐｍ）以上となると、混合気の火炎伝播速度が速くなるので、この混合気の火炎伝播速度の上昇に合わせて、点火時点を遅角させることにより、適切な点火タイミングを維持させるためである。
【００３６】
次に、点火装置の点火動作を、図７を参照しながら説明する。
内燃機関が回転駆動されると、１次巻線１９に誘起された１次巻線電圧Ｄの副電圧分ｄ２により稼動状態となった定電圧電源部２から一定電圧が出力され、この出力により、マイコン部８のマイコン９が立ち上がる。
【００３７】
マイコン部８のマイコン９は、メインルーチンにおけるステップｓｐ１で立ち上がり、初期設定を行ってから待機状態に入り、周期信号発生部１１からの外部割込み信号ｓ１の入力を待つ。
【００３８】
外部割込み信号ｓ１の入力があると、ステップｓｐ２で、この入力の立上りエッジ（図２では、立下りエッジ）が前側の副電圧分ｄ２のものであるか否かを判断し、「ＹＥＳ」の場合は次のステップｓｐ３に進み、「ＮＯ」の場合は待機状態に戻る。
【００３９】
ステップｓｐ３では、外部割込み信号ｓ１の立上りエッジの時点である周期検出時点ｔ１の時間間隔から、データテーブルＴＤに従って回転数を決定し、次いでステップｓｐ４で点火タイマー時間Ｔ３を設定し、この設定された点火タイマー時間Ｔ３をステップｓｐ５でセットする。
【００４０】
点火タイマー時間Ｔ３がセットされると、ステップｓｐ６で、このセットされた点火タイマー時間Ｔ３がタイムアップしたかどうかを判断し、「ＹＥＳ」の場合は次のステップｓｐ７に進み、「ＮＯ」の場合は、元に戻ってカウント動作を継続する。
【００４１】
点火タイマー時間Ｔ３がタイムアップしたならばステップｓｐ７で、点火信号ｓ２を出力して第２半導体スイッチ２４をトリガして点火動作を行うと共に、この点火信号ｓ２を、ステップｓｐ８で必要とする時間継続させ、確実な点火動作を得る。
【００４２】
点火信号ｓ２の所望時間の継続が終了したら、この点火信号ｓ２の継続時間のタイムアップを待ってステップｓｐ９に進んで点火信号ｓ２をオフして、次の点火動作に備えて待機状態に戻り、点火動作を継続する。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上説明したように、極性の異なる信号の伝達を可能とする信号伝達手段を用いることにより、点火コイルの１次巻線の１次巻線電圧の副電圧分から点火信号を得ると共に、この点火信号により１次巻線電圧の主電圧分で点火動作を行いものであり、内燃機関用点火装置の磁石発電機能部分の構成を簡単化する技術として、幅広い利用展開が期待できる。
【符号の説明】
【００４４】
１  ；  点火時点制御装置
２  ；  定電圧電源部
３  ；  電源コンデンサ
４  ；  電圧安定化トランジスタ
５  ；  電圧安定化ツェナーダイオード
６  ；  ベース抵抗
７  ；  整流ダイオード
８  ；  マイコン部
９  ；  マイコン
１０；  点火信号供給抵抗
１１；  周期信号発生部
１２；  信号発生半導体スイッチ
１３；  検出ツェナーダイオード
１４；  電圧検出抵抗
１５；  動作安定化抵抗
１６；  波形整形抵抗
１７；  整流ダイオード
１８；  点火コイル
１９；  １次巻線
２０；  点火プラグ
２１；  点火回路
２２；  第１半導体スイッチ
２３；  バイアス抵抗
２４；  第２半導体スイッチ
２５；  ゲート抵抗
２６；  信号伝達手段
Ｄ  ；  １次巻線電圧
ｄ１；  主電圧分
ｄ２；  副電圧分
ｓ１；  外部割込み信号
ｓ２；  点火信号
ｖ１；  周期検出電圧値
ｖ２；  点火下限電圧値
Ｔ１；  周期
Ｔ２；  瞬時速度時間
Ｔ３；  点火タイマー時間
ｔ１；  周期検出時間
ｔ２；  点火時点
ｔ３；  下限電圧値時点
Ｆ  ；  進角特性曲線
ＴＤ；  データテーブル
【図１】
2010180854.tif 000003
【図２】
2010180854.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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