(57)【要約】【課題】パルサコイルの出力に基づいて点火信号を生成する点火時期制御回路を該パルサコイルの出力に合わせた小電力用の素子で構成しながら、点火ユニットが接地不良となった場合に生じる異常電流を該制御回路に流れることを抑制して該制御回路の破損を防止することができる内燃機関の点火システムを提供する。【解決手段】接地端子ＴＧに接地不良が生じると、抵抗１３，１４により接地端子ＴＧの接地不良にて生じる異常電流が検知され（抵抗１３，１４間のノードの電位（電流値）が通常点火動作時よりも上昇し）、これにより切換用サイリスタ１２がオンされて異常電流の電流路が点火コイル２４の一次コイル２４ａと並列に設けた電流放出経路（サイリスタ１２自身を通過する経路）に切り換えられる。これにより、異常電流は、電流経路Ａに示すように、パルサコイル３０及び点火時期制御回路２９を経由しなくなる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火のための電荷が蓄積される点火用コンデンサと、
機関の回転に同期して交流電圧を誘起するエキサイタコイルを有し、該エキサイタコイルにて誘起された交流電圧から一方の極性を取り出し、その一方の極性の電圧に基づいて前記点火用コンデンサに電荷を蓄積させる充電回路と、
点火信号に基づいて前記点火用コンデンサに蓄積された電荷を点火コイルの一次コイルを有する放電経路にて放電させ、その放電による該一次コイルの電圧誘起により該点火コイルの二次コイルに接続される点火プラグにて火花放電を生じさせる放電回路と、
機関の所定回転位置に対応したタイミング信号を出力するパルサコイルと、
前記パルサコイルからのタイミング信号に基づいて前記点火信号を生成し、該点火信号を前記放電回路に出力する点火時期制御回路と、を備え、
接地の必要な前記充電回路、前記放電回路、及び前記点火時期制御回路を同一の接地端子に接続して接地させ、前記パルサコイル及び前記点火コイルの一次コイルを前記接地端子とは別に接地させるようにした内燃機関の点火システムであって、
前記接地端子の接地不良により生じる前記点火用コンデンサに流れる異常電流を検知する異常検知回路と、
前記点火用コンデンサと前記点火コイルの一次コイルとの間に設けられ、前記異常検知回路にて前記異常電流が検知されると、その異常電流の電流路を前記一次コイルと並列に設けた電流放出経路に切り換える切換回路と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の点火システム。
【請求項２】
前記切換回路は、前記異常電流の検知に基づいてオンされて自身が前記電流放出経路となる半導体スイッチを用いて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の点火システム。
【請求項３】
前記異常検知回路は、抵抗分圧回路を用いて構成され、該抵抗分圧回路にて分圧されるノードからの信号に基づいて前記切換回路を切換動作させることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の点火システム。
【請求項４】
前記接地端子に接地不良が生じた状態で前記放電回路が放電動作を行った場合に、前記点火用コンデンサからの放電電流を前記点火用コンデンサに環流させる環流回路を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の点火システム。
【請求項５】
前記エキサイタコイルを除く前記充電回路、前記放電回路、前記点火時期制御回路、前記異常検知回路、及び前記切換回路を点火ユニットとしてユニット化し、これら各回路の内、少なくとも前記充電回路及び前記点火時期制御回路を該点火ユニットに設けた同一の接地端子に接続して接地させるようにしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の点火システム。
【請求項６】
前記エキサイタコイルにて誘起された交流電圧から前記充電回路で用いられる極性とは逆の極性を取り出し、該電圧に基づいて前記点火時期制御回路の電源電圧を生成する電源回路を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の点火システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサ放電式を用いた内燃機関の点火システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンデンサ放電式の内燃機関用点火装置は、従来から種々提案されており、例えば特許文献１のような構成ものや、図２（ａ）に示すような構成のものがある。図２（ａ）に示す点火装置２０は、特許文献１と接地部分の接続が若干異なるのみでほぼ同様の構成をなしているので、図２（ａ）を用いて背景技術を説明する。
【０００３】
図２（ａ）に示す点火装置２０において、エキサイタコイル２１の一端はダイオード２２、点火用コンデンサ２３及び点火コイル２４の一次コイル２４ａを介して接地され、該エキサイタコイル２１の他端はダイオード２５を介して接地されている。エキサイタコイル２１は、機関の回転に同期して交流電圧を誘起するものであり、その誘起した交流電圧の内、ダイオード２２，２５にて整流された正側に基づいて電荷が点火用コンデンサ２３に蓄積（充電）される。つまり、エキサイタコイル２１及びダイオード２２，２５にて充電回路が構成されている。
【０００４】
また、このエキサイタコイル２１の一端はダイオード２６を介して接地され、該エキサイタコイル２１の他端は電源回路２７を介して接地されている。電源回路２７には、エキサイタコイル２１にて誘起された交流電圧の内、ダイオード２６にて整流された負側が供給され、供給された負側の交流電圧を整流して直流電圧を生成する。電源回路２７は、生成した直流電圧を後述する点火時期制御回路２９の電源電圧として印加する。
【０００５】
ダイオード２２と点火用コンデンサ２３との間のノードには、放電回路を構成する放電用サイリスタ２８のアノードが接続され、該サイリスタ２８のカソードは接地されている。放電用サイリスタ２８のゲートには、点火時期制御回路２９から出力される点火信号（トリガ信号）が入力される。点火時期制御回路２９には、他端が接地されるパルサコイル３０の一端が接続されており、該パルサコイル３０から機関の所定回転位置に対応したパルス状をなすタイミング信号が入力される。なお、この点火時期制御回路２９は、一方の電源端子が電源回路２７に接続され、他方の電源端子が接地されており、その電源回路２７にて生成された電源電圧が印加されることにより動作する。そして、点火時期制御回路２９は、パルサコイル３０からのタイミング信号に基づいて点火信号（トリガ信号）を生成し、その点火信号を放電用サイリスタ２８のゲートに出力して、該サイリスタ２８を所定の点火タイミングでオンさせる。
【０００６】
放電用サイリスタ２８がオンされると、点火用コンデンサ２３の陽極側に蓄積された電荷が放電電流として該サイリスタ２８を介して接地側に流れると共に、接地側から点火コイル２４の一次コイル２４ａを介して点火用コンデンサ２３の陰極側に電流が流れる。これにより、点火コイル２４の一次コイル２４ａに高電圧が誘起され、該点火コイル２４の二次コイル２４ｂに高電圧が発生し、該二次コイル２４ｂに接続される点火プラグ３１にて火花放電が生じるようになっている。
【０００７】
ところで、上記したダイオード２２，２５，２６、点火用コンデンサ２３、放電用サイリスタ２８、電源回路２７及び点火時期制御回路２９等、図２（ａ）において一点鎖線で囲まれた部分が点火ユニット３５として構成される一方、エキサイタコイル２１、パルサコイル３０、点火コイル２４及び点火プラグ３１は点火ユニット３５と別に設けられる。そして、点火ユニット３５内において、接地が必要なダイオード２５，２６のアノード、放電用サイリスタ２８のカソード、電源回路２７及び点火時期制御回路２９は、点火ユニット３５に設けた同一の接地端子ＴＧに接続され、該接地端子ＴＧは接地線等を用いて該ユニット３５近傍の接地部位に接続される。一方、点火ユニット３５外において、接地が必要な点火コイル２４の他端及びパルサコイル３０の他端は、それぞれ自身の近傍位置にある接地部位に接続される。
【０００８】
このような構成の点火装置２０において、接地線との接触不良や接地線の断線、接地線の取り付け忘れ等、点火ユニット３５が接地不良となることがある。かかる場合、図２（ｂ）において破線で示す電流経路Ｂのように、エキサイタコイル２１からダイオード２２、点火用コンデンサ２３、点火コイル２４の一次コイル２４ａ、パルサコイル３０、点火時期制御回路２９及びダイオード２５を介して異常電流が流れる。
【０００９】
一方、点火時期制御回路２９は、抵抗やダイオード、トランジスタ等の素子を用いて構成されているが、パルサコイル３０からの小さい出力を扱うことから、本来、これらの素子はパルサコイル３０の出力に合わせた小電力用の素子で構成することが可能である。
【００１０】
しかしながら、上記のように点火ユニット３５が接地不良となっていると、点火時期制御回路２９には、パルサコイル３０の出力よりも十分に大きい異常電流が流れてしまうため、該異常電流による点火時期制御回路２９の構成素子の破損を防止すべく、該素子に大電力用の素子を用いる必要があった。つまり、この点火装置２０では、点火時期制御回路２９の素子構成に無駄があって、このことが点火装置２０のコストに影響を与えることが懸念される。
【特許文献１】特開平７−５４７４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、パルサコイルの出力に基づいて点火信号を生成する点火時期制御回路を該パルサコイルの出力に合わせた小電力用の素子で構成しながら、点火ユニットが接地不良となった場合に生じる異常電流を該制御回路に流れることを抑制して該制御回路の破損を防止することができる内燃機関の点火システムを提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
以下、上記課題を解決するのに有効な手段等につき、効果等を示しつつ説明する。
【００１３】
手段１．内燃機関の点火システムには、点火のための電荷が蓄積される点火用コンデンサと、機関の回転に同期して交流電圧を誘起するエキサイタコイルを有し、該エキサイタコイルにて誘起された交流電圧から一方の極性を取り出し、その一方の極性の電圧に基づいて点火用コンデンサに電荷を蓄積させる充電回路と、点火信号に基づいて点火用コンデンサに蓄積された電荷を点火コイルの一次コイルを有する放電経路にて放電させ、その放電による該一次コイルの電圧誘起により該点火コイルの二次コイルに接続される点火プラグにて火花放電を生じさせる放電回路と、機関の所定回転位置に対応したタイミング信号を出力するパルサコイルと、パルサコイルからのタイミング信号に基づいて点火信号を生成し、該点火信号を前記放電回路に出力する点火時期制御回路とが備えられている。接地の必要な充電回路、放電回路、及び点火時期制御回路は、同一の接地端子に接続されて接地され、パルサコイル及び点火コイルの一次コイルは、その接地端子とは別に接地されている。そして、この接地端子に接地不良が生じると、異常検知回路は、接地端子の接地不良により生じる点火用コンデンサに流れる異常電流を検知する。切換回路は、点火用コンデンサと点火コイルの一次コイルとの間に設けられ、異常検知回路にて異常電流が検知されると、その異常電流の電流路を一次コイルと並列に設けた電流放出経路に切り換える。
【００１４】
すなわち、上記のように接続されてなる点火システムにおいて、接地端子に接地不良が生じると、異常検知回路により接地端子の接地不良にて生じる異常電流が検知され、切換回路により異常電流の電流路が一次コイルと並列の電流放出経路に切り換えられる。つまり、異常電流は、充電回路（エキサイタコイル）から点火用コンデンサ及び切換回路（電流放出経路）を経て再び前記充電回路に流れ、パルサコイル及び点火時期制御回路を経由しなくなる。これにより、点火時期制御回路の構成素子（抵抗やダイオード、トランジスタ等）をパルサコイルの出力に合わせた小電力用としても、上記した異常電流による該制御回路（構成素子）の破損を防止することができる。
【００１５】
手段２．上記手段１において、切換回路は、異常電流の検知に基づいてオンされて自身が電流放出経路となる半導体スイッチを用いて構成される。
【００１６】
すなわち、半導体スイッチを用いて構成される切換回路は、接点を有する機械式のスイッチよりも、動作速度や導通の確実性等の点から信頼性の高い点火システムを構成することができる。
【００１７】
手段３．上記手段１又は２において、異常検知回路は、抵抗分圧回路を用いて構成され、該抵抗分圧回路にて分圧されるノードからの信号に基づいて切換回路を切換動作させる。
【００１８】
すなわち、異常検知回路は抵抗分圧回路を用いて構成されるので、その回路構成を単純とすることができる。
【００１９】
手段４．上記手段１〜３のいずれかにおいて、接地端子に接地不良が生じた状態で放電回路が放電動作を行った場合に、点火用コンデンサからの放電電流を点火用コンデンサに環流させる環流回路が備えられる。
【００２０】
すなわち、接地端子に接地不良が生じた状態で放電回路が放電動作を行っても、環流回路により点火用コンデンサからの放電電流が点火コイルの一次コイルを経由しないで再び点火用コンデンサに環流される。そのため、接地端子に接地不良が生じ異常電流が流れる事態に、点火プラグにて火花放電が発生することを防止することができる。
【００２１】
手段５．上記手段１〜４のいずれかにおいて、エキサイタコイルを除く充電回路、放電回路、点火時期制御回路、異常検知回路、及び切換回路が点火ユニットとしてユニット化され、これら各回路の内、少なくとも充電回路及び点火時期制御回路が点火ユニットに設けた同一の接地端子に接続されて接地される。
【００２２】
すなわち、このように点火ユニットとしてユニット化すると共に、点火ユニットに設けた接地端子を用いて一元的に接地させる構成としているので、接地端子の接地不良が生じることで、これにより生じる異常電流が点火コイルの一次コイルからパルサコイル及び点火時期制御回路を経由する経路が構成される。そのため、このようにユニット化する点火システムに上記した異常検知回路及び切換回路を設ける意義は大きい。
【００２３】
手段６．上記手段１〜５のいずれかにおいて、エキサイタコイルにて誘起された交流電圧から充電回路で用いられる極性とは逆の極性を取り出し、該電圧に基づいて点火時期制御回路の電源電圧を生成する電源回路が備えられる。
【００２４】
すなわち、電源回路により、エキサイタコイルにて誘起された交流電圧から点火時期制御回路の電源電圧が生成されるので、点火時期制御回路の電源電圧を生成する電源回路を別途設ける必要がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を内燃機関である二輪車用エンジンの点火装置に具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態の点火装置１０は、図１（ａ）に示すように、前記図２（ａ）に示した背景技術の点火装置２０に対して、電流路切換回路１１が付加されて構成されている。従って、以下には、その電流路切換回路１１を中心に説明する。
【００２６】
図１（ａ）に示すように、電流路切換回路１１は、切換用サイリスタ１２、分圧用抵抗１３，１４及び環流用ダイオード１５から構成されている。因みに、上記手段１〜６の対応として、切換用サイリスタ１２は切換回路及び半導体スイッチに対応し、抵抗１３，１４は抵抗分圧回路及び異常検知回路に対応し、環流用ダイオード１５は環流回路に対応している。
【００２７】
切換用サイリスタ１２のアノードは点火用コンデンサ２３の負極側に接続され、該サイリスタ１２のカソードは接地端子ＴＧに接続されている。抵抗１３，１４は、点火用コンデンサ２３の陽極側（点火用コンデンサ２３とダイオード２２との間のノード）と接地端子ＴＧとの間に直列に接続され、点火用コンデンサ２３の陽極側と接地端子ＴＧとの間の電位差を分圧している。抵抗１３，１４間のノードには、切換用サイリスタ１２のゲートが接続されている。因みに、抵抗１３，１４間のノードの電位（電流値）は、通常の点火動作時では切換用サイリスタ１２がオンしない電位（電流値）であり、接地不良が生じた異常時では、異常電流の発生により該サイリスタ１２がオンする電位（電流値）まで上昇するように、抵抗１３，１４の各抵抗値が設定されている。環流用ダイオード１５のアノードは切換用サイリスタ１２のカソード（接地端子ＴＧ）に接続され、該ダイオード１５のカソードは該サイリスタ１２のアノード（点火用コンデンサ２３の陰極側）に接続されている。
【００２８】
このような電流路切換回路１１を備えた点火装置１０は、通常の点火動作においては、前記点火装置２０と同様に動作する。すなわち、エキサイタコイル２１には、機関の回転に同期して交流電圧が誘起され、その誘起された交流電圧の正側に基づいて点火用コンデンサ２３に電荷が蓄積される。この充電電荷が点火エネルギーとなる。
【００２９】
点火タイミングになると、点火時期制御回路２９から放電用サイリスタ２８のゲートに点火信号（トリガ信号）が出力され、該サイリスタ２８は該点火信号に基づいてオンする。すると、点火用コンデンサ２３の陽極側に蓄積された電荷が放電電流として放電用サイリスタ２８を介して接地側に流れると共に、接地側から点火コイル２４の一次コイル２４ａを介して点火用コンデンサ２３の陰極側に電流が流れる。
【００３０】
これにより、点火コイル２４の一次コイル２４ａに高電圧が誘起され、該点火コイル２４の二次コイル２４ｂに高電圧が発生し、該二次コイル２４ｂに接続される点火プラグ３１にて火花放電が生じる。点火プラグ３１にて生じる火花放電はシリンダ内の混合気を燃焼させ、エンジンを運転させる。そして、エンジン運転時においては、このような点火動作が繰り返されている。
【００３１】
このような通常の点火動作において電流路切換回路１１では、抵抗１３，１４間のノードの電位（電流値）が変化するが、抵抗１３，１４の各抵抗値の設定により切換用サイリスタ１２がオンとなる閾値を超えないように設定されているので、該サイリスタ１２のオンには至らない。つまり、電流路切換回路１１は、通常の点火動作を妨げない。
【００３２】
一方、接地線との接触不良や接地線の断線、接地線の取り付け忘れ等、点火ユニット３５が接地不良となった場合、点火装置１０内に異常電流が生じ、これにより電流路切換回路１１における抵抗１３，１４間のノードの電位（電流値）が通常点火動作時よりも上昇する。すると、抵抗１３，１４間のノードから切換用サイリスタ１２のゲートに流れる電流の値がやがて閾値を超え、該サイリスタ１２がオンされて、図１（ｂ）において破線で示す電流経路Ａのように、異常電流が流れる経路が切り換わる。異常電流は、エキサイタコイル２１からダイオード２２、点火用コンデンサ２３、切換用サイリスタ１２及びダイオード２５を介して流れるようになる。
【００３３】
そのため、上記の異常電流が点火コイル２４の一次コイル２４ａ、パルサコイル３０及び点火時期制御回路２９に流れることがなくなる（抑制される）ので、該制御回路２９の構成素子（抵抗やダイオード、トランジスタ等）をパルサコイル３０の出力に合わせた小電力用としても、これらの素子が破損することが防止される。
【００３４】
また、上記の異常電流が生じた場合に点火信号に基づいて放電用サイリスタ２８がオンされても、点火用コンデンサ２３に蓄積された電荷は放電電流として該サイリスタ２８及び環流用ダイオード１５を介して流れるようになる。つまり、点火用コンデンサ２３から放電電流が流れても、点火コイル２４側には電流が流れないので、このような異常電流が流れる事態に、点火プラグ３１にて火花放電が発生することが防止されるようにもなっている。
【００３５】
以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００３６】
本実施の形態では、接地端子ＴＧに接地不良が生じると、電流路切換回路１１の抵抗１３，１４により接地端子ＴＧの接地不良にて生じる異常電流が検知され（抵抗１３，１４間のノードの電位（電流値）が通常点火動作時よりも上昇し）、これにより同切換回路１１の切換用サイリスタ１２がオンされて異常電流の電流路が点火コイル２４の一次コイル２４ａと並列に設けた電流放出経路（サイリスタ１２自身を通過する経路）に切り換えられる。つまり、異常電流は、図１（ｂ）の電流経路Ａのように、エキサイタコイル２１側から点火用コンデンサ２３及び切換用サイリスタ１２を経て再びエキサイタコイル２１側に流れ、パルサコイル３０及び点火時期制御回路２９を経由しなくなる。これにより、点火時期制御回路２９の構成素子（抵抗やダイオード、トランジスタ等）をパルサコイル３０の出力に合わせた小電力用としても、上記した異常電流による該制御回路２９（構成素子）の破損を防止することができる。
【００３７】
また、上記のように点火ユニット３５としてユニット化すると共に、点火ユニット３５に設けた接地端子ＴＧを用いて一元的に接地させる構成としているので、接地端子ＴＧの接地不良が生じることで、これにより生じる異常電流が点火コイル２４の一次コイル２４ａからパルサコイル３０及び点火時期制御回路２９を経由する経路が構成される。そのため、このようにユニット化する点火装置１０に電流路切換回路１１を設ける意義は大きい。
【００３８】
本実施の形態では、半導体スイッチである切換用サイリスタ１２を用いて、異常電流の電流路の切り換えを行うようにしているので、接点を有する機械式のスイッチよりも、動作速度や導通の確実性等の点から信頼性の高い点火装置１０を構成することができる。
【００３９】
本実施の形態では、異常電流の検知を抵抗１３，１４を用いた抵抗分圧回路にて構成したので、その回路構成を単純とすることができる。
【００４０】
本実施の形態では、環流用ダイオード１５を設けたことにより、接地端子ＴＧに接地不良が生じた状態で放電用サイリスタ２８が放電動作を行っても、点火用コンデンサ２３からの放電電流が点火コイル２４の一次コイル２４ａを経由しないで再び点火用コンデンサ２３に環流される。そのため、接地端子ＴＧに接地不良が生じ異常電流が流れる事態に、点火プラグ３１にて火花放電が発生することを防止することができる。
【００４１】
本実施の形態では、エキサイタコイル２１にて誘起された交流電圧から点火時期制御回路２９の電源電圧を生成するための電源回路２７を用いているので、点火時期制御回路２９の電源電圧を生成する電源回路を別途設ける必要がない。
【００４２】
なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。
【００４３】
上記実施の形態では、異常電流の電流路を切り換える切換回路として切換用サイリスタ１２を用いたが、サイリスタ以外の半導体スイッチ、例えばバイポーラトランジスタ、ＦＥＴ等を用いて構成しても良い。また、本実施の形態のように半導体スイッチを用いるのが好ましいが、接点を有する機械式のスイッチを用いて構成しても良い。
【００４４】
上記実施の形態では、異常電流の検知を抵抗１３，１４を用いた抵抗分圧回路にて構成したが、これ以外の回路を用いて異常電流の検知を行う構成であっても良い。また、抵抗１３，１４を点火用コンデンサ２３の陽極側に設けたが、これ以外の場所に設けても良い。
【００４５】
上記実施の形態で用いた環流用ダイオード１５を省略しても良い。
【００４６】
上記実施の形態における点火装置１０の構成を、上記別例の他、適宜変更しても良い。例えば、点火用コンデンサ２３の極性が逆となるように構成しても良い。また、点火時期制御回路２９の電源電圧を生成する電源回路２７を省略した構成としても良い。この場合、ダイオード２２又はダイオード２５のいずれかと、ダイオード２６とを省略可能である。また、エキサイタコイル２１や点火コイル２４の一次コイル２４ａ（二次コイル２４ｂ）等、複数個としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】（ａ）は本実施の形態における内燃機関の点火装置の電気ブロック図であり、（ｂ）は接地不良時の異常電流の流れを説明するための電気ブロック図である。
【図２】（ａ）は背景技術における内燃機関の点火装置の電気ブロック図であり、（ｂ）は接地不良時の異常電流の流れを説明するための電気ブロック図である。
【符号の説明】
【００４８】
１２…切換用サイリスタ（切換回路）、１３，１４…分圧用抵抗（異常検知回路及び抵抗分圧回路）、１５…環流用ダイオード（環流回路）、２１…エキサイタコイル（充電回路）、２２，２５…ダイオード（充電回路）、２３…点火用コンデンサ、２４…点火コイル、２４ａ…一次コイル、２４ｂ…二次コイル、２８…放電用サイリスタ（放電回路）、２９…点火時期制御回路、３０…パルサコイル、３１…点火プラグ、ＴＧ…接地端子。
【図１】
2006144605.tif 000003
【図２】
2006144605.tif 000004