(57)【要約】【課題】余剰起電力を補助点火回路の電源として有効利用するようにしたコンデンサ放電式点火装置にする。【解決手段】エキサイタコイルＬ１が発生した負の半波の出力電圧を入力するように構成された補助点火回路５を備え、この補助点火回路５は、余剰起電力取込制御回路６、サイリスタＴＨＹ３、補助点火用コンデンサＣ２および補助点火用コイルＬ３を備えている。補助点火回路５の余剰起電力取込制御回路６は、先のおよび後の負の半波の出力電圧の入力を、内燃機関の回転数が低回転数の領域では阻止し、中高回転数の領域では許可する。したがって、補助点火回路５は、内燃機関の回転数が中高回転数の領域でのみ、先のおよび後の負の半波の出力電圧を取り込んで補助点火用コンデンサＣ２に充電し、マイクロコンピュータ３の点火信号でサイリスタＴＨＹ３をオン動作させて補助点火用コンデンサＣ２の電荷を放電させる。【選択図】図１
0003187176.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
エキサイタコイルが発生した正の半波の出力電圧で充電される主点火用コンデンサと、前記主点火用コンデンサに充電された電荷を放電する第１の放電用サイリスタと、前記電荷が放電されたときに第１の放電装置に送られる高電圧を生成する主点火用コイルとを備えたコンデンサ放電式点火装置において、
前記エキサイタコイルが発生した負の半波の出力電圧を入力して第２の放電装置に高電圧を出力する補助点火回路を備え、
前記補助点火回路は、
内燃機関の回転数が低回転数の領域で発生した前記負の半波の出力電圧の入力を阻止するとともに前記回転数が中高回転数の領域で発生した前記負の半波の出力電圧の入力は許可する余剰起電力取込制御回路と、
前記余剰起電力取込制御回路で入力が許可された前記負の半波の出力電圧で充電される補助点火用コンデンサと、
前記補助点火用コンデンサに充電された電荷を放電する第２の放電用サイリスタと、
前記電荷が放電されたときに前記第２の放電装置に送られる高電圧を生成する補助点火用コイルと、
を有していることを特徴とするコンデンサ放電式点火装置。
【請求項２】
前記余剰起電力取込制御回路は、前記負の半波の出力電圧をアノードに受け、カソードが前記補助点火用コンデンサの側に接続されたサイリスタと、前記サイリスタのアノード・カソード間電圧を分圧して前記サイリスタのゲートに供給する直列接続の第１および第２の抵抗とを有し、前記第１の抵抗と前記第２の抵抗との比率により前記補助点火用コンデンサへの充電が開始される前記負の半波の出力電圧の値が決定される請求項１記載のコンデンサ放電式点火装置。
【請求項３】
前記負の半波の出力電圧を受けて定電圧制御された電圧を出力する電源回路と、前記負の半波の出力電圧を受けて波形整形する波形整形回路と、前記電源回路の出力電圧を電源とし、前記波形整形回路にて波形整形された波形整形信号を元に前記内燃機関の回転数およびその回転数での最適な点火位置を算出して前記第１および第２の放電用サイリスタに点火信号を出力するマイクロコンピュータとを備えていることを特徴とする請求項１記載のコンデンサ放電式点火装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案はコンデンサ放電式点火装置に関し、特にマイクロコンピュータを用いて内燃機関の点火時期を制御するコンデンサ放電式点火装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関に対しては、安全で効率よく運転し、燃費の向上、騒音の抑制、排気ガスの浄化等の種々の要求に応えるため、コンデンサ放電式点火装置の点火位置を制御する制御部の回路にマイクロコンピュータを用いて制御することが行われるようになった。
【０００３】
内燃機関は、発電用の磁石およびエキサイタコイルを備え、そのエキサイタコイルは、正の半波の出力電圧とその前後に第１（先の）および第２の（後の）負の半波の出力電圧とを誘起させるように構成されている。エキサイタコイルに誘起される正の半波の出力電圧は、一般に、エンジンを点火させるためのコンデンサを充電するのに使用される。また、先の負の半波の出力電圧および後の負の半波の出力電圧は、マイクロコンピュータの電源回路および回転数を求める波形整形回路等の制御部の電源に使用されることが多い（たとえば、特許文献１〜４参照）。
【０００４】
また、自動車等の内燃機関では、内燃機関の１気筒内に複数の点火プラグを配置し、着火性の向上や燃料の燃焼効率の向上を図っているものがある（たとえば、特許文献５参照）。この場合、点火プラグのそれぞれにこれらを制御する制御部を備えることになる。ただし、特許文献５に記載のものは、コンデンサ放電式の多点点火回路が開示されているが、コンデンサを充電する電源および制御部の電源はいずれも外部電源（バッテリ）であってエキサイタコイルによるものではない。このため、複数の点火プラグを配置した内燃機関にエキサイタコイルを電源とするコンデンサ放電式点火装置を適用する場合には、発電用の磁石およびエキサイタコイルを点火プラグごとに備えることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−７５７７号公報（段落〔００１２〕，図１）
【特許文献２】特開２００４−２３９０７９号公報（段落〔００２０〕，図２）
【特許文献３】特開２００４−３４０１１９号公報（段落〔００４７〕，図３）
【特許文献４】特開２００７−１２０３７４号公報（段落〔００３８〕，図１）
【特許文献５】特開昭５７−１４６０５９号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、通常、エキサイタコイルに誘起される先のおよび後の負の半波の出力電圧は、内燃機関の回転数により大きく変化し、起電力の小さい低回転でもマイクロコンピュータを動作させるのに十分な電圧が得られるようにしている。このため、起電力が比較的大きい中高回転域においては、余剰の起電力が発生することになる。このような余剰の起電力は、従来のコンデンサ放電式点火装置の制御部では、電流制限用保護抵抗等から熱として放出させるようにしている。すなわち、制御部の電源回路では、先のおよび後の負の半波の出力電圧を電流制限用保護抵抗を介して定電圧回路に入力する構成にしているので、余剰の起電力は、この電流制限用保護抵抗で無駄に消費されていることになる。
【０００７】
本考案はこのような点に鑑みてなされたものであり、余剰起電力を利用し、新たに発電用の磁石やエキサイタコイルを追加することなく、補助点火プラグ用の補助点火回路を備えたコンデンサ放電式点火装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本考案では上記の課題を解決するために、エキサイタコイルが発生した正の半波の出力電圧で充電される主点火用コンデンサと、この主点火用コンデンサに充電された電荷を放電する第１の放電用サイリスタと、電荷が放電されたときに第１の放電装置に送られる高電圧を生成する主点火用コイルとを備えたコンデンサ放電式点火装置が提供される。このコンデンサ放電式点火装置は、エキサイタコイルが発生した負の半波の出力電圧を入力して第２の放電装置に高電圧を出力する補助点火回路を備えている。この補助点火回路は、内燃機関の回転数が低回転数の領域で発生した負の半波の出力電圧の入力を阻止するとともに回転数が中高回転数の領域で発生した負の半波の出力電圧の入力は許可する余剰起電力取込制御回路と、余剰起電力取込制御回路で入力が許可された負の半波の出力電圧で充電される補助点火用コンデンサと、補助点火用コンデンサに充電された電荷を放電する第２の放電用サイリスタと、電荷が放電されたときに第２の放電装置に送られる高電圧を生成する補助点火用コイルと、を有していることを特徴とする。
【０００９】
エキサイタコイルが発生した負の半波の出力電圧を補助点火回路で使用するように構成したことにより、内燃機関の回転数が中高回転数のときに発生される余剰電力を熱として放出させることなく補助点火回路にて有効利用することができる。
【考案の効果】
【００１０】
上記構成のコンデンサ放電式点火装置は、補助点火回路を備えていることにより、１気筒内に２つの点火プラグを配置する内燃機関に起電力発生のための新たな磁石やエキサイタコイルを追加することなく適用でき、それにより燃焼効率を上げることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本考案の実施の形態に係るコンデンサ放電式点火装置を示す回路図である。
【図２】エキサイタコイルの端子間電圧の変化を示した図である。
【図３】エキサイタコイルの励起電圧に対するコンデンサの電圧の変化を示した図である。
【考案を実施するための形態】
【００１２】
以下、本考案の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本考案の実施の形態に係るコンデンサ放電式点火装置を示す回路図、図２はエキサイタコイルの端子間電圧の変化を示した図、図３はエキサイタコイルの励起電圧に対するコンデンサの電圧の変化を示した図である。
【００１３】
本考案によるコンデンサ放電式点火装置は、図１に示したように、エキサイタコイルＬ１を備えている。このエキサイタコイルＬ１は、内燃機関のクランク軸に取り付けられたフライホイールの外周に近接配置されていて、フライホイールの外周に設置された磁石と協動して発電機を構成する。
【００１４】
エキサイタコイルＬ１は、その第１の端子がダイオードＤ１のアノードに接続されるとともにダイオードＤ２のカソードに接続されており、ダイオードＤ２のアノードは接地されている。ダイオードＤ１のカソードは、主点火用コンデンサＣ１の第１の端子に接続されるとともにサイリスタ（第１の放電用サイリスタ）ＴＨＹ１のアノードに接続されており、サイリスタＴＨＹ１のカソードは、接地されている。主点火用コンデンサＣ１の第２の端子は、主点火用コイルＬ２の一次コイルＬ２ａの第１の端子に接続され、一次コイルＬ２ａの第２の端子は、接地されている。主点火用コイルＬ２の二次コイルＬ２ｂは、放電装置１に接続されており、二次コイルＬ２ｂの一方の端子は、接地されている。
【００１５】
エキサイタコイルＬ１の第２の端子は、ダイオードＤ３のカソードに接続されるとともにダイオードＤ４のアノードに接続されており、ダイオードＤ３のアノードは接地され、ダイオードＤ４のカソードは電源回路２の入力に接続されている。電源回路２の出力は、マイクロコンピュータ３の電源端子に接続されている。エキサイタコイルＬ１の第２の端子は、また、波形整形回路４と補助点火回路５とに接続されている。波形整形回路４は、マイクロコンピュータ３の整形信号入力端子に接続されている。マイクロコンピュータ３の第１の出力端子は、サイリスタＴＨＹ１のゲートに接続されている。
【００１６】
補助点火回路５は、サイリスタＴＨＹ２を備えており、このアノードはエキサイタコイルＬ１の第２の端子に接続され、カソードはダイオードＤ５のアノードに接続されている。サイリスタＴＨＹ２のアノードは、また、抵抗Ｒ１の第１の端子に接続され、抵抗Ｒ１の第２の端子はサイリスタＴＨＹ２のゲートおよび抵抗Ｒ２の第１の端子に接続され、抵抗Ｒ２の第２の端子は、サイリスタＴＨＹ２のカソードに接続されている。抵抗Ｒ１，Ｒ２は、サイリスタＴＨＹ２のアノードとカソードとの端子間電圧を分圧してゲートに供給するようにしているので、サイリスタＴＨＹ２および抵抗Ｒ１，Ｒ２は、余剰起電力が入力されたときにこれを取り込む余剰起電力取込制御回路６を構成している。
【００１７】
ダイオードＤ５のカソードは、補助点火用コンデンサＣ２の第１の端子に接続されるとともにサイリスタ（第２の放電用サイリスタ）ＴＨＹ３のアノードに接続されており、サイリスタＴＨＹ３のカソードは接地されている。補助点火用コンデンサＣ２の第２の端子は、補助点火用コイルＬ３の一次コイルＬ３ａの第１の端子に接続され、一次コイルＬ３ａの第２の端子は、接地されている。補助点火用コイルＬ３の二次コイルＬ３ｂは、放電装置７に接続されており、二次コイルＬ３ｂの一方の端子は、接地されている。サイリスタＴＨＹ３のゲートは、マイクロコンピュータ３の第２の出力端子に接続されている。
【００１８】
以上の構成のコンデンサ放電式点火装置において、エキサイタコイルＬ１は、図２に示したように、正の半波の出力電圧とその前後における先のおよび後の負の半波の出力電圧を内燃機関の１回転当り１回発生する。すなわち、内燃機関のクランク軸に取り付けられたフライホイールが１回転するとき、その外周の凹部内に取り付けられた磁石がフライホイールの外周に近接配置されたエキサイタコイルＬ１と対峙する位置で正の半波の出力電圧が１回生起される。また、磁石がエキサイタコイルＬ１を通過する前後の位置では、フライホイールの凹部の周方向磁石両端部分がエキサイタコイルＬ１と対向する側の磁石の磁極と反対の磁極に着磁されているので、先のおよび後の負の半波の出力電圧がそれぞれ１回生起される。
【００１９】
エキサイタコイルＬ１が発生した正の半波の出力電圧は、ダイオードＤ１を介して主点火用コンデンサＣ１に供給されて充電される。主点火用コンデンサＣ１への充電は、図３に示したように、エキサイタコイルＬ１が正の半波の出力電圧を発生した直後に開始され、所定の電荷量が充電されると飽和する。なお、エキサイタコイルＬ１が正の半波の出力電圧を出力したときにこのエキサイタコイルＬ１から流出する電流の帰路を構成するのが、エキサイタコイルＬ１の第２の端子に接続されたダイオードＤ３である。
【００２０】
エキサイタコイルＬ１が発生した先のおよび後の負の半波の出力電圧は、図３に示したように、それらの立ち下がり開始の一部が電源回路２および波形整形回路４で用いられる。電源回路２は、先のおよび後の負の半波の出力電圧をダイオードＤ４を介して受けている。なお、エキサイタコイルＬ１が負の半波の出力電圧を出力したときにこのエキサイタコイルＬ１から流出する電流の帰路を構成するのが、エキサイタコイルＬ１の第１の端子に接続されたダイオードＤ２である。
【００２１】
波形整形回路４は、先のおよび後の負の半波の出力電圧またはそのどちらかの出力電圧の波形を整形し、マイクロコンピュータ３に入力する。マイクロコンピュータ３では、この入力された波形整形信号を元に内燃機関の回転数およびその回転数での最適な点火位置を算出し、サイリスタＴＨＹ１のゲートに点火信号を出力する。マイクロコンピュータ３の点火信号がサイリスタＴＨＹ１のゲートに入力されると、サイリスタＴＨＹ１がオン動作をする。これにより、主点火用コンデンサＣ１に充電された電荷は、一次コイルＬ２ａを流れて放電される。このとき、二次コイルＬ２ｂに高電圧が発生し、その高電圧は、二次コイルＬ２ｂの先に取り付けられた放電装置１に供給され、そこで放電される。サイリスタＴＨＹ１がオン動作をし、主点火用コンデンサＣ１に充電された電荷が放電されると、図３に示したように、主点火用コンデンサＣ１の充電電圧は、０となり、サイリスタＴＨＹ１は、オフ動作をする。ここで、波形整形回路４は、先のおよび後の負の半波の出力電圧を電源として用いてもよいし、正の半波の出力電圧により動作させることも可能である。
【００２２】
電源回路２は、定電圧回路を備え、エキサイタコイルＬ１から供給された先のおよび後の負の半波の出力電圧が平滑された後に、定電圧制御してマイクロコンピュータ３に給電している。この電源回路２は、また、定電圧回路を保護するために電流制限用の保護抵抗を備えている。
【００２３】
エキサイタコイルＬ１が発生する先のおよび後の負の半波の出力電圧は、内燃機関の回転数に依存して大きく変化する。すなわち、内燃機関の回転数が低回転数の領域では、エキサイタコイルＬ１の出力電圧は、比較的小さく、回転数がその領域よりも高くなるに従って出力電圧が高くなる。このため出力電圧が比較的小さい低回転数の領域で電源回路に効率よく電力を供給するには、電流制限抵抗の抵抗値は、あまり大きくないほうが好ましい。それに対し、中高回転数の領域では、エキサイタコイルＬ１が発生する起電力は、マイクロコンピュータ３を動作させる電力に比べ非常に大きく、定電圧回路を保護するためには、電流制限用の保護抵抗は、ある程度の大きさの抵抗値が必要となる。
【００２４】
そのため、従来では、低回転数の領域から中高回転数の領域までマイクロコンピュータ３の電源回路２を安定的に動作させるために、電流制限抵抗に抵抗値の大きいものを選定し、中高回転数の領域での余剰起電力を熱により放出させるようにしていた。
【００２５】
本考案によるコンデンサ放電式点火装置では、そのような余剰電力を熱により放出させるのではなく、補助点火回路５を追加し、その補助点火回路５でできるだけ有効利用して、熱による無駄な放出を低減しようとするものである。
【００２６】
補助点火回路５は、余剰起電力取込制御回路６を備え、内燃機関の回転数が低回転数の領域では、サイリスタＴＨＹ２がオフしていることにより先のおよび後の負の半波の出力電圧の入力を阻止して、電源回路２および波形整形回路４の動作に悪影響を及ぼすことがないようにしている。なお、サイリスタＴＨＹ２のゲート電圧を生成するための抵抗Ｒ１，Ｒ２およびダイオードＤ５を介して、補助点火用コンデンサＣ２に対する充電電流がわずかに流れるが、抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値を高いものにしておくことにより無視することができる。内燃機関の回転数が中高回転数の領域では、余剰起電力取込制御回路６は、先のおよび後の負の半波の出力電圧の入力を許可し、補助点火用コンデンサＣ２に充電されるよう制御する。このとき、補助点火用コンデンサＣ２への充電が開始されるエキサイタコイルＬ１の負の半波の出力電圧の値は、抵抗Ｒ１，Ｒ２の比率により決定される。先のおよび後の負の半波の出力電圧の値が抵抗Ｒ１，Ｒ２の比率により決定される値を超えると、サイリスタＴＨＹ２がオン動作をし、補助点火用コンデンサＣ２への充電が開始される。したがって、内燃機関の回転数が中高回転数の領域における補助点火用コンデンサＣ２は、図３に示したように、エキサイタコイルＬ１が先の負の半波の出力電圧を発生して、サイリスタＴＨＹ２がオン動作をした直後に充電が開始され、所定の電荷量が充電されて所定の充電電圧に保持される。そして、エキサイタコイルＬ１が後の負の半波の出力電圧を発生し、それによる補助点火用コンデンサＣ２への印加電圧が先の負の半波の出力電圧で充電された補助点火用コンデンサＣ２の充電電圧を超え、かつ、サイリスタＴＨＹ２がオン動作をした直後に、補助点火用コンデンサＣ２の充電が再開され、所定の電荷量が充電されると飽和する。なお、サイリスタＴＨＹ２は、先のおよび後の負の半波の出力電圧の供給がなくなって、アノードからカソードへの順方向電流が保持電流以下になったとき、オフ動作される。マイクロコンピュータ３より出力された点火信号がサイリスタＴＨＹ３のゲートに入力されると、サイリスタＴＨＹ３は、オン動作をし、補助点火用コンデンサＣ２に充電された電荷が補助点火用コイルＬ３の一次コイルＬ３ａを流れて放電される。このとき、補助点火用コイルＬ３の二次コイルＬ３ｂに高電圧が発生し、その先に取り付けられた放電装置７により放電される。補助点火用コンデンサＣ２の電荷が放電されると、図３に示したように、補助点火用コンデンサＣ２の充電電圧は、０となり、サイリスタＴＨＹ３は、オフ動作をする。
【００２７】
以上のように、本考案のコンデンサ放電式点火装置は、補助点火回路５を追加することにより、余剰起電力を利用し、独立したもうひとつの点火回路を持つことが可能となるので、複数の放電装置を配置した内燃機関に適用した場合に、燃焼効率の向上が期待できる。
【符号の説明】
【００２８】
１  放電装置
２  電源回路
３  マイクロコンピュータ
４  波形整形回路
５  補助点火回路
６  余剰起電力取込制御回路
７  放電装置
Ｃ１  主点火用コンデンサ
Ｃ２  補助点火用コンデンサ
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５  ダイオード
Ｌ１  エキサイタコイル
Ｌ２  主点火用コイル
Ｌ２ａ  一次コイル
Ｌ２ｂ  二次コイル
Ｌ３  補助点火用コイル
Ｌ３ａ  一次コイル
Ｌ３ｂ  二次コイル
Ｒ１，Ｒ２  抵抗
ＴＨＹ１  サイリスタ（第１の放電用サイリスタ）
ＴＨＹ２  サイリスタ
ＴＨＹ３  サイリスタ（第２の放電用サイリスタ）
【図１】
0003187176.tif 000003
【図２】
0003187176.tif 000004
【図３】
0003187176.tif 000005