(57)【要約】【課題】回路定数の微調整を行うことなく点火性能のばらつきが少ない製品を得ることができる電流遮断形の内燃機関用点火装置を提供する。【解決手段】点火電源コイル２の短絡電流を検出する抵抗器Ｒ１を設け、この抵抗器Ｒ１の両端の電圧を、点火電源コイルの半波の出力電圧Ｖ１がピークに達するまでの間導通するトランジスタＴＲ４を通して電圧検出回路７に与える。電圧検出回路７の出力電圧が設定値に達した時にスイッチ９を導通させすることによりトランジスタＴＲ１を遮断状態にして点火動作を行わせる。機関の低速回転時には点火電源コイルの出力電圧がピークに達してトランジスタＴＲ４が遮断状態になったときに点火動作を行わせ、高速回転時にはトランジスタＴＲ４が導通している間に抵抗器Ｒ１の両端の電圧が所定値に達したときに点火動作を行わせる。【選択図】    図１
2004316572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１対の端子を有して一方の端子の電位が他方の端子の電位よりも高くなる極性を示す一方の半波の出力電圧と該一方の半波の出力電圧と逆極性の他方の半波の出力電圧とからなる交流電圧を前記内燃機関の回転に同期して発生する点火電源コイルと、前記点火電源コイルに対して並列に接続されて前記点火電源コイルが一方の半波の出力電圧を発生したときに前記点火電源コイルから駆動信号が与えられて導通状態になる主電流制御用スイッチと、導通状態にある前記主電流制御用スイッチを遮断状態にする遮断制御回路と、前記主電流制御用スイッチを遮断状態にした時に前記点火電源コイルに誘起する電圧を昇圧して点火用の高電圧を発生させる昇圧手段とを備えた電流遮断形内燃機関用点火装置において、
前記遮断制御回路は、前記主電流制御用スイッチを通して流れる電流を検出する電流検出器を備えて、前記点火電源コイルの前記一方の半波の出力電圧がピークに達するタイミング及び前記電流検出器により検出された電流が設定値に達するタイミングのうちの早いほうのタイミングを検出した時に前記主電流制御用スイッチを遮断状態にするように構成されていることを特徴とする電流遮断形内燃機関用点火装置。
【請求項２】
１対の端子を有して一方の端子の電位が他方の端子の電位よりも高くなる極性を示す一方の半波の出力電圧と該一方の半波の出力電圧と逆極性の他方の半波の出力電圧とからなる交流電圧を前記内燃機関の回転に同期して発生する点火電源コイルと、前記点火電源コイルに対して並列に接続されて前記点火電源コイルが一方の半波の出力電圧を発生したときに前記点火電源コイルから駆動信号が与えられて導通状態になる主電流制御用スイッチと、導通状態にある前記主電流制御用スイッチを遮断状態にする遮断制御回路と、前記主電流制御用スイッチを遮断状態にした時に前記点火電源コイルに誘起する電圧を昇圧して点火用の高電圧を発生させる昇圧手段とを備えた電流遮断形内燃機関用点火装置において、
前記遮断制御回路は、前記点火電源コイルの前記他方の端子側で前記主電流制御用スイッチに対して直列に接続された電流検出用抵抗器と、前記点火電源コイルの前記一方の端子に一端が接続された電流制限用抵抗器と、一端が前記電流制限用抵抗器を通して前記点火電源コイルの一方の端子に接続されるとともに他端が前記電流検出用抵抗器を通して前記点火電源コイルの他方の端子に接続されたピーク検出用スイッチと、前記点火電源コイルが前記一方の半波の出力電圧を発生してから該一方の半波の出力電圧がピークに達するまでの間前記点火電源コイルから前記ピーク検出用スイッチに駆動信号を与えて該ピーク検出用スイッチを導通状態に保持するピーク検出用スイッチ駆動回路と、前記電流制限用抵抗器の他端と前記点火電源コイルの他方の端子との間の電圧を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路が検出した電圧が設定値以上になったときに動作して前記主電流制御用スイッチへの駆動信号の供給を阻止することにより前記主電流制御用スイッチを遮断状態にする遮断制御用スイッチとを備えていること、
を特徴とする電流遮断形内燃機関用点火装置。
【請求項３】
１対の端子を有して一方の端子の電位が他方の端子の電位よりも高くなる極性を示す一方の半波の出力電圧と該一方の半波の出力電圧と逆極性の他方の半波の出力電圧とからなる交流電圧を前記内燃機関の回転に同期して発生する点火電源コイルと、前記点火電源コイルに対して並列に接続されて前記点火電源コイルが一方の半波の出力電圧を発生したときに前記点火電源コイルから駆動信号が与えられて導通状態になる主電流制御用スイッチと、導通状態にある前記主電流制御用スイッチを遮断状態にする遮断制御回路と、前記主電流制御用スイッチを遮断状態にした時に前記点火電源コイルに誘起する電圧を昇圧して点火用の高電圧を発生させる昇圧手段とを備えた電流遮断形内燃機関用点火装置において、
前記主電流制御用スイッチは、前記点火電源コイルの一方の端子にコレクタ・エミッタ回路の一端が接続された状態でコレクタ・エミッタ回路が前記点火電源コイルに対して並列に接続されて、前記点火電源コイルが一方の極性の半波の出力電圧を発生したときに前記点火電源コイル側からベース電流が与えられて導通状態になる主電流制御用トランジスタからなり、
前記遮断制御回路は、前記主電流制御用スイッチと前記点火電源コイルの他方の端子との間に挿入されて前記主電流制御用スイッチに対して直列に接続された電流検出用抵抗器と、前記点火電源コイルの前記一方の端子に一端が接続された電流制限用抵抗器と、前記電流制限用抵抗器の他端にコレクタが接続され、エミッタが電流検出用抵抗器を通して前記点火電源コイルの他方の端子に接続されたＮＰＮ形のピーク検出用トランジスタと、前記点火電源コイルの前記一方の端子と前記ピーク検出用トランジスタのベースとの間に電流制限素子を通して接続されたピーク検出用コンデンサと、前記ピーク検出用トランジスタのベースと前記点火電源コイルの他方の端子との間にアノードを前記点火電源コイルの他方の端子側に向けて接続されたコンデンサ放電用ダイオードと、前記電流制限用抵抗器の他端と前記点火電源コイルの他方の端子との間の電圧を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路が検出した電圧が設定値以上になったときに導通状態になって前記主電流制御用スイッチへの駆動信号の供給を阻止する遮断制御用スイッチとを備えていること、
を特徴とする電流遮断形内燃機関用点火装置。
【請求項４】
１対の端子を有して一方の端子の電位が他方の端子の電位よりも高くなる極性を示す一方の半波の出力電圧と該一方の半波の出力電圧と逆極性の他方の半波の出力電圧とからなる交流電圧を前記内燃機関の回転に同期して発生する点火電源コイルと、前記点火電源コイルに対して並列に接続されて前記点火電源コイルが一方の半波の出力電圧を発生したときに前記点火電源コイルから駆動信号が与えられて導通状態になる主電流制御用スイッチと、導通状態にある前記主電流制御用スイッチを遮断状態にする遮断制御回路と、前記主電流制御用スイッチを遮断状態にした時に前記点火電源コイルに誘起する電圧を昇圧して点火用の高電圧を発生させる昇圧手段とを備えた電流遮断形内燃機関用点火装置において、
前記主電流制御用スイッチは、前記点火電源コイルの一方の端子にコレクタ・エミッタ回路の一端が接続された状態でコレクタ・エミッタ回路が前記点火電源コイルに対して並列に接続されて、前記点火電源コイルが一方の極性の半波の出力電圧を発生したときに前記点火電源コイル側からベース電流が与えられて導通状態になる主電流制御用トランジスタからなり、
前記遮断制御回路は、前記主電流制御用スイッチと前記点火電源コイルの他方の端子との間に挿入されて前記主電流制御用スイッチに対して直列に接続された電流検出用抵抗器と、前記点火電源コイルの前記一方の端子に一端が接続された電流制限用抵抗器と、前記電流制限用抵抗器の他端にエミッタが接続され、コレクタが電流検出用抵抗器を通して前記点火電源コイルの他方の端子に接続されたＰＮＰ形のピーク検出用トランジスタと、前記点火電源コイルの前記他方の端子と前記ピーク検出用トランジスタのベースとの間に電流制限素子を通して接続されたピーク検出用コンデンサと、前記ピーク検出用トランジスタのベースと前記点火電源コイルの一方の端子との間にカソードを前記点火電源コイルの一方の端子側に向けて接続されたコンデンサ放電用ダイオードと、前記電流制限用抵抗器の他端と前記点火電源コイルの他方の端子との間の電圧を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路が検出した電圧が設定値以上になったときに導通状態になって前記主電流制御用スイッチへの駆動信号の供給を阻止する遮断制御用スイッチとを備えていること、
を特徴とする電流遮断形内燃機関用点火装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電流遮断形の内燃機関用点火装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関を点火する点火装置として、内燃機関により駆動される磁石発電機内に設けられた点火電源コイルを電源として点火用の高電圧を発生させる電流遮断形の点火装置が用いられている。
【０００３】
この種の点火装置は、例えば特許文献１に示されているように、点火電源コイルに対して並列に接続されて該点火電源コイルが一方の半波の出力電圧を発生したときに該点火電源コイルから駆動信号が与えられて導通状態になる主電流制御用スイッチと、導通状態にある主電流制御用スイッチを遮断状態にする遮断制御回路とを備えていて、主電流制御用スイッチを遮断状態にした時に点火電源コイルに誘起する電圧を昇圧手段により更に昇圧して点火用の高電圧を発生させる。
【０００４】
特許文献１に示されているように、主電流制御用スイッチとしては通常パワートランジスタが用いられ、該トランジスタのコレクタ・エミッタ回路が点火電源コイルの両端に並列に接続される。本明細書では、主電流制御用スイッチを構成するトランジスタを主電流制御用トランジスタと呼ぶ。
【０００５】
主電流制御用トランジスタのベースはベース電流供給用の抵抗器を通して点火電源コイルに結合され、点火電源コイルが一方の半波の出力電圧を発生した時に点火電源コイルからベース電流供給用抵抗器を通して主電流制御用トランジスタにベース電流が与えられて該トランジスタが導通状態になる。
【０００６】
主電流制御用トランジスタを遮断状態にする遮断制御回路は、主電流制御用トランジスタのコレクタ・エミッタ回路の両端の電圧を分圧して検出する抵抗分圧回路と、該抵抗分圧回路を通して検出される電圧が設定値以上になったときに導通状態になって主電流制御用トランジスタに供給されていたベース電流を該トランジスタから側路するように設けられた遮断制御用スイッチとにより構成される。遮断制御用スイッチとしては、特許文献１に示されたように、トランジスタが用いられる場合もあり、トランジスタに代えてサイリスタが用いられる場合もある。
【０００７】
点火電源コイルを流れていた電流を遮断した際に誘起する電圧を昇圧する昇圧手段としては、通常点火コイルが用いられる。点火コイルは点火電源コイルとは別個に設けるようにしてもよいが、この種の点火装置では、特許文献１にも示されているように、点火コイルの一次コイルを磁石発電機の固定子鉄心に巻回して、機関の回転に同期させて該点火コイルの一次コイルに交流電圧を誘起させる構成をとることにより、点火コイルの一次コイルを点火用電源コイルとして兼用することが多い。
【０００８】
このように構成された点火装置においては、点火電源コイルが一方の半波の出力電圧を発生した時に主電流制御用トランジスタにベース電流が与えられて該トランジスタが導通状態になる。これにより点火電源コイルが主電流制御用トランジスタのコレクタ・エミッタ回路を通して実質的に短絡され、点火電源コイルから主電流制御用トランジスタのコレクタ・エミッタ回路を通して短絡電流が流れる。
【０００９】
この短絡電流は点火電源コイルが発生する一方の半波の出力電圧の瞬時値が上昇していくに従って大きくなっていき、短絡電流の増大に伴って主電流制御用トランジスタのコレクタ・エミッタ間の電圧が上昇していくため、遮断制御回路の抵抗分圧回路を通して検出される電圧も上昇していく。
【００１０】
抵抗分圧回路を通して検出される電圧が設定値に達すると、遮断制御用スイッチが導通して主制御用トランジスタのベース電流を該トランジスタから側路するため、主制御用トランジスタが遮断状態になる。これにより、点火電源コイルを流れていた短絡電流が遮断されるため、点火電源コイルには、それまで流れていた電流を流し続けようとする極性の高い電圧が誘起し、この電圧が点火コイルにより昇圧されて点火用高電圧が発生させられる。この点火用高電圧は機関の気筒に取り付けれられた点火プラグに印加されるため、該点火プラグで火花放電が生じ、機関が点火される。
【００１１】
電流遮断形の点火装置では、製品毎の点火性能のばらつきを無くすために、電流の遮断値をほぼ一定にすることが好ましいが、トランジスタのコレクタ電流の大きさとコレクタエミッタ間電圧との間の関係は一定ではなく、トランジスタのｈｆｅの影響を受けて変動するため、上記のように、主電流制御用トランジスタのコレクタエミッタ間の電圧によりコレクタ電流（点火電源コイルの短絡電流）を間接的に検出して、点火電源コイルを流れる電流を遮断するタイミングを定めるようにした場合には、製品毎に電流の遮断値がばらついて点火性能にばらつきが生じるのを避けられなかった。製品毎の点火性能のばらつきを少なくするためには、回路を組み立てた後、主電流制御用トランジスタにベース電流を供給する抵抗器の抵抗値を微調整したり、トランジスタのコレクタエミッタ間の電圧を検出する抵抗分圧回路を構成する抵抗器の抵抗値を微調整したりする必要があったため、製造コストが高くなるのを避けられなかった。
【００１２】
なお、特許文献２に示されているように、電流の遮断値をできるだけ大きくするために、常に点火電源コイルの出力電圧がピークに達する位置で電流を遮断する提案がなされている。特許文献２に示された点火装置においては、主電流制御用トランジスタのコレクタ・エミッタ間の電圧を検出する抵抗分圧回路の出力端子間にピーク検出用のトランジスタのコレクタ・エミッタ回路を通してコンデンサを並列に接続するとともに、該ピーク検出用のトランジスタに主電流制御用トランジスタを通してベース電流を与える回路を設けている。
【００１３】
特許文献２に示された点火装置では、点火電源コイルが一方の半波の出力電圧を発生した時に主電流制御用トランジスタが導通状態になると同時に、ピーク検出用トランジスタが導通して抵抗分圧回路の出力端子間の電圧を低下させる。ピーク検出用トランジスタは、点火電源コイルが発生している一方の半波の出力電圧がピークに達するまでの間は導通状態を保持するため、該一方の半波の出力電圧がピークに達するまでの間は、抵抗分圧回路の出力電圧が遮断制御用のスイッチを導通させるレベルに達しない。点火電源コイルの一方の半波の出力電圧がピークに達すると、ピーク検出用トランジスタが遮断状態になるため、抵抗分圧回路の出力電圧が設定値に達して遮断制御用スイッチが導通し、主電流制御用トランジスタを遮断状態にする。
【００１４】
特許文献２に示された点火装置では、上記のようにして点火電源コイルの一方の半波の出力電圧がピークに達する位置で主電流制御用トランジスタを遮断状態にして点火動作を行わせるため、電流の遮断値を最大にして高い点火用高電圧を得ることができる。
【００１５】
なお点火電源コイルを用いることなく、バッテリから点火コイルの一次コイルと一次電流制御用スイッチとを通して流しておいた一次電流を遮断することにより点火用の高電圧を得るバッテリ式の電流遮断形点火装置においては、特許文献３に示されているように、点火コイルの一次電流を検出する電流検出用抵抗器と、この抵抗器により検出される一次電流を一定に保つように一次電流制御用スイッチを構成するトランジスタを制御する電流制御回路とを設けて、電流の遮断値を常に一定に保つように制御することが知られている。
【００１６】
【特許文献１】
実開昭５４−５８５２４号公報
【００１７】
【特許文献２】
特開昭５６−１０１０６６号公報
【００１８】
【特許文献３】
特開平４−３３４７６５号公報
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の電流遮断形の点火装置では、主電流制御用スイッチの両端の電圧から間接的に点火電源コイルの短絡電流を検出して、その検出値に基づいて点火時期を定めていたため、電流の遮断値のばらつきを少なくして、製品毎の点火性能のばらつきを少なくすることが難しいという問題があった。
【００２０】
また特許文献２に示されたように、常に点火電源コイルの出力電圧のピークで点火動作を行わせるようにした場合には、電流の遮断値を最大にして点火用高電圧の波高値を高くすることができるが、このように構成した場合には、点火時期が常にほぼ一定になるため、機関の高速回転時の性能を向上させるために点火時期を進角させることができないという問題があった。更にこのように構成した場合には、機関の高速回転時に電流の遮断値が大きくなり過ぎて、点火用高電圧が高くなり過ぎ、点火プラグの寿命が短くなるおそれがあった。
【００２１】
なおバッテリ式の電流遮断形点火装置では、特許文献３に示されているように、一次電流をフィードバック制御する電流制御回路を設けることにより、機関の始動時から高速回転時まで電流の遮断値を一定に保つことができるが、バッテリを用いずに、機関により駆動される発電機内に設けられる点火用電源コイルを電源として点火動作を行わせる電流遮断形の点火装置では、機関の始動時に点火電源コイルから十分な電圧を発生させることができないため、特許文献３に示されたような電流制御回路を設けて電流の遮断値を一定にする制御を行わせることはできない。また構成の簡素化を図り、コストの低減を図ることを重視する電流遮断形の点火装置においては、電流をフィードバック制御する制御回路を設けるようなことは避けるのが好ましい。
【００２２】
本発明の目的は、無調整で高速回転時の電流の遮断値をほぼ一定にすることができるようにして、高価な電子部品や面倒な調整作業を行うことなく点火性能のばらつきを少なくすることができるだけでなく、機関の回転速度の上昇に伴って点火時期を進角させることができる電流遮断形内燃機関用点火装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、１対の端子を有して一方の端子の電位が他方の端子の電位よりも高くなる極性を示す一方の半波の出力電圧と該一方の半波の出力電圧と逆極性の他方の半波の出力電圧とからなる交流電圧を内燃機関の回転に同期して発生する点火電源コイルと、点火電源コイルに対して並列に接続されて点火電源コイルが一方の半波の出力電圧を発生したときに点火電源コイルから駆動信号が与えられて導通状態になる主電流制御用スイッチと、導通状態にある主電流制御用スイッチを遮断状態にする遮断制御回路と、主電流制御用スイッチを遮断状態にした時に点火電源コイルに誘起する電圧を昇圧して点火用の高電圧を発生させる昇圧手段とを備えた電流遮断形内燃機関用点火装置に適用される。
【００２４】
本発明においては、上記遮断制御回路が、主電流制御用スイッチを通して流れる電流を検出する電流検出器を備えて、点火電源コイルの一方の半波の出力電圧がピークに達するタイミング及び電流検出器により検出された電流が設定値に達するタイミングのうちの早いほうのタイミングを検出した時に主電流制御用スイッチを遮断状態にするように構成される。
【００２５】
上記のように、点火電源コイルを短絡したときに流れる電流を検出する電流検出器を設けて、点火電源コイルの一方の半波の出力電圧がピークに達するタイミング及び電流検出器により検出された電流が設定値に達するタイミングのうちの早いほうのタイミングを検出した時に主電流制御用スイッチを遮断状態にするように構成すると、点火電源コイルの誘起電圧が低い機関の始動時及び低速回転時には、短絡電流がピークに達したときに該電流を遮断して点火動作を行わせることができるため、機関の始動時及び低速回転時に電流の遮断値が不足して点火性能が低下するのを防ぐことができる。
【００２６】
また機関の高速回転時には、短絡電流が設定された値に達した時に該電流を遮断して点火動作を行わせることができるため、電流の遮断値をほぼ一定にしてほぼ一定の点火用高電圧を得ることができ、点火プラグの過度の消耗を防ぎつつ点火動作を安定に行わせることができる。
【００２７】
更に機関の高速回転時には、点火用電源コイルの誘起電圧の波高値の上昇に伴って、短絡電流が遮断値に達する位相が進んでいくため、点火時期を進角させることができる。
【００２８】
本発明の好ましい態様では、上記遮断制御回路が、点火電源コイルの他方の端子側で主電流制御用スイッチに対して直列に接続された電流検出用抵抗器と、点火電源コイルの一方の端子に一端が接続された電流制限用抵抗器と、一端が電流制限用抵抗器を通して点火電源コイルの一方の端子に接続されるとともに他端が電流検出用抵抗器を通して点火電源コイルの他方の端子に接続されたピーク検出用スイッチと、点火電源コイルが一方の半波の出力電圧を発生してから該一方の半波の出力電圧がピークに達するまでの間点火電源コイルからピーク検出用スイッチに駆動信号を与えて該ピーク検出用スイッチを導通状態に保持するピーク検出用スイッチ駆動回路と、電流制限用抵抗器の他端と点火電源コイルの他方の端子との間の電圧を検出する電圧検出回路と、電圧検出回路が検出した電圧が設定値以上になったときに動作して主電流制御用スイッチへの駆動信号の供給を阻止して主電流制御用スイッチを遮断状態にする遮断制御用スイッチとにより構成される。
【００２９】
上記のように構成すると、内燃機関の回転速度が進角開始回転速度未満の時には点火電源コイルの一方の半波の出力電圧がピークに達するタイミングで電圧検出回路により検出される電圧が設定値以上になり、内燃機関の回転速度が進角開始回転速度以上になったときには点火電源コイルの一方の半波の出力電圧がピークに達するタイミングよりも前のタイミングで電圧検出回路により検出される電圧が設定値以上になるように遮断制御回路の回路定数（電流検出用抵抗器の抵抗値）を設定することにより、機関の始動時には短絡電流が最大になるタイミングで点火動作を行わせて十分な点火性能を得ることができ、機関の高速回転時には電流の遮断値をほぼ一定に保って、安定な点火動作を行わせることができる。
【００３０】
また機関の高速回転時には、点火電源コイルの出力電圧の波高値の上昇に伴って、電圧検出回路により検出される電圧が設定値に達するタイミングが進角していくため、回転速度の上昇に伴って点火時期を進角させる特性を得ることができる。
【００３１】
上記主電流制御用スイッチは、点火電源コイルの一方の端子にコレクタ・エミッタ回路の一端が接続された状態でコレクタ・エミッタ回路が点火電源コイルに対して並列に接続されて、点火電源コイルが一方の極性の半波の出力電圧を発生したときに点火電源コイル側からベース電流が与えられて導通状態になる主電流制御用トランジスタにより構成することができる。
【００３２】
この場合遮断制御回路は、主電流制御用スイッチと点火電源コイルの他方の端子との間に挿入されて主電流制御用スイッチに対して直列に接続された電流検出用抵抗器と、点火電源コイルの一方の端子に一端が接続された電流制限用抵抗器と、電流制限用抵抗器の他端にコレクタが接続され、エミッタが電流検出用抵抗器を通して点火電源コイルの他方の端子に接続されたＮＰＮ形のピーク検出用トランジスタと、点火電源コイルの一方の端子とピーク検出用トランジスタのベースとの間に電流制限素子を通して接続されたピーク検出用コンデンサと、ピーク検出用トランジスタのベースと点火電源コイルの他方の端子との間にアノードを点火電源コイルの他方の端子側に向けて接続されたコンデンサ放電用ダイオードと、電流制限用抵抗器の他端と点火電源コイルの他方の端子との間の電圧を検出する電圧検出回路と、電圧検出回路が検出した電圧が設定値以上になったときに導通状態になって主電流制御用スイッチへの駆動信号の供給を阻止する遮断制御用スイッチとを備えた構成とすることができる。
【００３３】
また上記遮断制御回路は、主電流制御用スイッチと点火電源コイルの他方の端子との間に挿入されて主電流制御用スイッチに対して直列に接続された電流検出用抵抗器と、点火電源コイルの一方の端子に一端が接続された電流制限用抵抗器と、電流制限用抵抗器の他端にエミッタが接続され、コレクタが電流検出用抵抗器を通して点火電源コイルの他方の端子に接続されたＰＮＰ形のピーク検出用トランジスタと、点火電源コイルの他方の端子とピーク検出用トランジスタのベースとの間に電流制限素子を通して接続されたピーク検出用コンデンサと、ピーク検出用トランジスタのベースと点火電源コイルの一方の端子との間にカソードを点火電源コイルの一方の端子側に向けて接続されたコンデンサ放電用ダイオードと、電流制限用抵抗器の他端と点火電源コイルの他方の端子との間の電圧を検出する電圧検出回路と、電圧検出回路が検出した電圧が設定値以上になったときに導通状態になって主電流制御用スイッチへの駆動信号の供給を阻止する遮断制御用スイッチとを備えた構成とすることもできる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００３５】
図１は本発明の第１の実施形態の１気筒分の構成を示したもので、同図において、１は点火電源コイルを兼ねる一次コイル２と二次コイル３とを有する昇圧手段としての点火コイルである。点火コイルの一次コイル２及び二次コイル３は図示しない内燃機関により駆動される磁石発電機の固定子鉄心４に巻回されている。一次コイル（点火電源コイル）２は、その両端に１対の端子２ａ及び２ｂを有していて、一方の端子２ａの電位が他方の端子２ｂの電位よりも高くなる極性の一方の半波の電圧Ｖ１と、この電圧Ｖ１と逆極性の他方の半波の電圧Ｖ２とからなる交流電圧を、機関の回転に同期して発生する。点火コイルの一次コイル２の一端は、二次コイル３の一端と共に鉄心４を通して接地され、二次コイル３の他端は内燃機関の気筒に取り付けられた点火プラグ５の非接地側端子に高圧コードを通して接続されている。
【００３６】
点火電源コイル２の一方の端子２ａには、ダーリントン接続されたＮＰＮ形の複合トランジスタからなる主電流制御用トランジスタＴＲ１のコレクタが接続され、該トランジスタＴＲ１のエミッタと点火電源コイル２の他方の端子２ｂとの間に電流検出用抵抗器Ｒ１が接続されている。
【００３７】
またトランジスタＴＲ１のベースに抵抗器Ｒ２の一端が接続され、該トランジスタのコレクタと抵抗器Ｒ２の他端との間に抵抗器Ｒ３が、また抵抗器Ｒ２の他端と点火電源コイルの他方の端子２ｂとの間にアノードを点火電源コイルの他方の端子側に向けたダイオードＤ１がそれぞれ接続されている。
【００３８】
この例では、トランジスタＴＲ１により、点火電源コイルに対して並列に接続されて前記点火電源コイルが一方の半波の出力電圧を発生したときに点火電源コイルから駆動信号が与えられて導通状態になる主電流制御用スイッチ６が構成され、抵抗器Ｒ３及びＲ２により、点火電源コイル２が一方の半波の電圧Ｖ１を発生したときに点火電源コイルから主電流制御用スイッチ６に駆動信号（該スイッチを導通状態にするための信号）を与える主電流制御用スイッチ駆動回路が構成されている。
【００３９】
当然のことながら、電流検出用抵抗器Ｒ１の抵抗値は、点火動作に悪影響を与えないように、十分に小さく設定されている。
【００４０】
また抵抗器Ｒ２の他端にＰＮＰトランジスタＴＲ２のエミッタが接続され、トランジスタＴＲ２のコレクタと点火電源コイルの他方の端子２ｂとの間に抵抗器Ｒ４が接続されている。トランジスタＴＲ２のベース及びコレクタにそれぞれＮＰＮトランジスタＴＲ３のコレクタ及びベースが接続され、トランジスタＴＲ２及びＴＲ３により、サイリスタと同等の働きをするスイッチが構成されている。
【００４１】
また点火電源コイル２ａの一方の端子２ａに抵抗値が十分に大きい電流制限用抵抗器Ｒ５の一端が接続され、該抵抗器Ｒ５の他端にＮＰＮ形のピーク検出用トランジスタＴＲ４のコレクタが接続されている。トランジスタＴＲ４のエミッタは、主電流制御用トランジスタＴＲ１のエミッタに共通接続されて、電流検出用抵抗器Ｒ１を通して点火電源コイル２の他方の端子２ｂに接続されている。
【００４２】
ピーク検出用トランジスタＴＲ４のベースと点火電源コイル２の一方の端子２ａとの間に電流制限素子としての抵抗器Ｒ６を通してピーク検出用コンデンサＣ１が接続され、トランジスタＴＲ４のベースと点火電源コイル２の他方の端子２ｂとの間に、アノードを点火電源コイル２の他方の端子２ｂ側に向けたコンデンサ放電用ダイオードＤ２が接続されている。
【００４３】
トランジスタＴＲ４のコレクタに抵抗器Ｒ７と抵抗器Ｒ８との直列回路の一端が接続され、抵抗器Ｒ７及びＲ８の直列回路の他端と点火電源コイル２の他方の端子との間にカソードを点火電源コイルの他方の端子２ｂ側に向けたダイオードＤ３が接続されている。この例では、抵抗器Ｒ７及びＲ８とダイオードＤ３とにより、電流制限用抵抗器Ｒ６の他端と点火電源コイル２の他方の端子２ｂとの間の電圧を検出する電圧検出回路７が構成されている。
【００４４】
図１に示した例では、ピーク検出用トランジスタＴＲ４により、一端が電流制限用抵抗器Ｒ５を通して点火電源コイルの一方の端子２ａに接続されるとともに他端が電流検出用抵抗器Ｒ１を通して点火電源コイルの他方の端子２ｂに接続されたピーク検出用スイッチ８が構成されている。
【００４５】
また抵抗器Ｒ６とピーク検出用コンデンサＣ１とダイオードＤ２とにより、点火電源コイルが一方の半波の出力電圧Ｖ１を発生してから該一方の半波の出力電圧がピークに達するまでの間点火電源コイル２からピーク検出用スイッチに駆動信号を与えて該ピーク検出用スイッチを導通状態に保持するピーク検出用スイッチ駆動回路が構成されている。
【００４６】
更にトランジスタＴＲ２及びＴＲ３により、電圧検出回路７が検出した電圧が設定値以上になったときに導通状態になって主電流制御用スイッチ（主電流制御用トランジスタＴＲ１）６への駆動信号（ベース電流）の供給を阻止して該スイッチ６を遮断状態にする遮断制御用スイッチ９が構成されている。
【００４７】
図１に示した点火装置においては、主電流制御用スイッチ６と点火電源コイル２の他方の端子２ｂとの間に挿入されて主電流制御用スイッチ６に対して直列に接続された電流検出用抵抗器Ｒ１と、点火電源コイル２の一方の端子２ａに一端が接続された電流制限用抵抗器Ｒ６と、電流制限用抵抗器Ｒ６の他端にコレクタが接続され、エミッタが電流検出用抵抗器Ｒ１を通して点火電源コイルの他方の端子に接続されたＮＰＮ形のピーク検出用トランジスタＴＲ４と、点火電源コイル２の一方の端子２ａとピーク検出用トランジスタＴＲ４のベースとの間に電流制限素子Ｒ６を通して接続されたピーク検出用コンデンサＣ１と、ピーク検出用トランジスタＴＲ４のベースと点火電源コイル２の他方の端子２ｂとの間にアノードを点火電源コイル２の他方の端子側に向けて接続されたコンデンサ放電用ダイオードＤ２と、電流制限用抵抗器Ｒ６の他端と点火電源コイルの他方の端子との間の電圧を検出する電圧検出回路７と、電圧検出回路７が検出した電圧が設定値以上になったときに導通状態になって主電流制御用スイッチ６への駆動信号の供給を阻止する遮断制御用スイッチ９とにより、点火電源コイル２の一方の半波の出力電圧Ｖ１がピークに達するタイミング及び電流検出器（図示の例では電流検出用抵抗器Ｒ１）により検出された電流が設定値に達するタイミングのうちの早いほうのタイミングを検出した時に主電流制御用スイッチ６を遮断状態にする遮断制御回路が構成されている。
【００４８】
図１に示した点火装置の動作は下記の通りである。内燃機関のクランク軸の回転に伴って点火電源コイル２が交流電圧を発生すると、その一方の半波の電圧Ｖ１により、抵抗器Ｒ３と抵抗器Ｒ２とを通して主電流制御用トランジスタＴＲ１にベース電流が与えられるため、このトランジスタＴＲ１（主電流制御用スイッチ）が導通状態になる。これにより、点火電源コイル２が実質的に短絡された状態になり、点火電源コイル２からトランジスタＴＲ１のコレクタ・エミッタ回路と電流検出用抵抗器Ｒ１とを通して短絡電流が流れる。
【００４９】
また点火電源コイルが一方の半波の出力電圧Ｖ１を発生すると、抵抗器Ｒ６とピーク検出用コンデンサＣ１とを通してピーク検出用トランジスタＴＲ４にベース電流が与えられる。これによりピーク検出用トランジスタＴＲ４が導通状態になり、抵抗器Ｒ７及びＲ８とダイオードＤ３とからなる電圧検出回路７の両端に印加される電圧を、電流検出用抵抗器Ｒ１の両端の電圧とトランジスタＴＲ４のコレクタエミッタ間の電圧との和の電圧に等しくする。
【００５０】
トランジスタＴＲ４が導通状態にあるときに該トランジスタのコレクタ・エミッタ回路を通して電圧検出回路７の両端に印加される電圧は、電流検出用抵抗器Ｒ１の両端の電圧に対応しており、この電圧は主電流制御用トランジスタＴＲ１を通して流れている短絡電流に相応している。点火電源コイル２に誘起する電圧の瞬時値の上昇に伴って短絡電流が増大していくため、電圧検出回路７に印加される電圧が上昇していくが、機関の始動時及び低速回転時には、電流検出用抵抗器Ｒ１の両端の電圧とトランジスタＴＲ４のコレクタエミッタ間の電圧との和の電圧を抵抗器Ｒ７とＲ８とにより分圧した電圧が設定値（トランジスタＴＲ２及びＴＲ３からなる遮断制御用スイッチ９を駆動するレベル）に達することはないため、点火電源コイルが発生している電圧Ｖ１がピークに達するまでの間に遮断制御用スイッチ９が駆動されることはない。
【００５１】
点火電源コイル２が発生している一方の半波の出力電圧Ｖ１がピークに達すると、ピーク検出用コンデンサＣ１の充電が停止するため、それまでピーク検出用トランジスタＴＲ４に流れていたベース電流が流れなくなり、ピーク検出用スイッチを構成するトランジスタＴＲ４が遮断状態にされる。
【００５２】
ピーク検出用トランジスタＴＲ４が遮断状態になると、電圧検出回路７に印加される電圧が高くなるため、該電圧検出回路７により検出される電圧（抵抗器Ｒ８の両端の電圧）が設定値に達し、遮断制御用スイッチ９が導通状態になる。これにより、主電流制御用トランジスタＴＲ１が遮断状態になるため、点火電源コイル２には、それまで流れていた短絡電流を流し続けようとする極性の高い電圧が誘起する。この電圧は昇圧手段としての点火コイル１により昇圧されるため、二次コイル３に点火用の高電圧が誘起し、該高電圧が点火プラグ５に印加されて点火動作が行われる。
【００５３】
点火電源コイル２が他方の半波の出力電圧Ｖ２を発生すると、ピーク検出用コンデンサＣ１の電荷が抵抗器Ｒ６と点火電源コイル２とダイオードＤ２とを通して放電した後、コンデンサＣ１が逆方向に充電される。
【００５４】
このように、機関の始動時及び低速回転時には、点火電源コイル２が発生した一方の半波の出力電圧Ｖ１がピークに達したときに主電流制御用トランジスタＴＲ１が導通状態から遮断状態にされて点火動作が行われる。
【００５５】
これに対し、機関の高速回転時には、点火電源コイル２が一方の半波の電圧Ｖ１を発生した後、ピーク検出用トランジスタＴＲ４かオン状態になっている間（電圧Ｖ１がピークに達するまでの間）に、主電流制御用トランジスタを流れる短絡電流が設定された一定の遮断値に達するようになり、短絡電流が一定の遮断値に達したときに電流検出用抵抗器Ｒ１の両端の電圧とトランジスタＴＲ４のコレクタエミッタ間の電圧との和の電圧を抵抗器Ｒ７とＲ８とにより分圧した電圧（電圧検出回路の出力電圧）が設定値に達するため、電圧Ｖ１がピークに達するタイミングよりも前のタイミングで遮断制御用スイッチ９が導通して主電流制御用トランジスタＴＲ１を遮断状態にするようになる。
【００５６】
遮断制御用スイッチ９が導通するタイミング（主電流制御用スイッチを流れてい短絡電流が一定の遮断値に達するタイミング）は、機関の回転速度の上昇による点火電源コイル２の半波の出力電圧Ｖ１の波高値の上昇に伴って早くなっていくため、機関の点火時期は機関の回転速度の上昇に伴って進角していく。
【００５７】
図１に示した点火装置においては、内燃機関の回転速度が進角開始回転速度未満のときに点火電源コイル２の一方の半波の出力電圧がピークに達するタイミングで電圧検出回路７により検出される電圧が設定値以上になり、内燃機関の回転速度が進角開始回転速度以上になったときには点火電源コイル２の一方の半波の出力電圧がピークに達するタイミングよりも前のタイミングで電圧検出回路７により検出される電圧が設定値以上になるように、遮断制御回路の回路定数（電流検出用抵抗器Ｒ１の抵抗値や、電圧検出回路を構成する抵抗器Ｒ７の抵抗値など）を設定しておくことにより、進角開始回転速度未満の回転速度領域では点火時期が一定となり、進角開始回転速度よりも高い領域では回転速度の上昇に伴って点火時期が進角していく特性を得ることができる。
【００５８】
また進角開始回転速度以上の領域では、主電流制御用トランジスタＴＲ１を通して流れる短絡電流が一定のレベル（遮断値）に達して電流検出用抵抗器Ｒ１の両端の電圧が所定のレベルに達し、電圧検出回路７により検出される電圧が設定値に達したときに電流が遮断されて点火動作が行われるため、電流の遮断値をほぼ一定にしてほぼ一定の点火用高電圧を発生させることができ、点火プラグの無用の消耗を防ぎつつ、安定な点火動作を行わせることができる。
【００５９】
主電流制御用トランジスタのコレクタエミッタ間電圧から短絡電流を間接的に検出して、その検出値に基づいて点火時期を定めるようにした従来の電流遮断形の点火装置においては、主電流制御用トランジスタのｈｆｅや、電圧検出回路を構成する抵抗器の抵抗値のばらつきが点火時期に与える影響が大きいため、製品毎の点火特性のばらつきを少なくするためには、回路を組み立てた後に、主電流制御用トランジスタにベース電流を与える回路の抵抗値や、トランジスタのコレクタエミッタ間電圧を検出する電圧検出回路の抵抗値をレーザトリミング等により微調整することが必要であったが、本発明のように、主電流制御用トランジスタを通して流れる短絡電流を直接検出してその検出値（電流検出用抵抗器の両端の電圧）が所定のレベルに達したときに電流を遮断するようにすると、遮断制御回路を構成する抵抗器の抵抗値の調整を行わなくても、点火性能のばらつきを許容範囲内に抑えることができる。
【００６０】
上記の実施形態では、主電流制御用スイッチとしてＮＰＮ形のトランジスタを用いているが、このスイッチはオンオフ制御が可能なものであれば良く、トランジスタに限定されるものではない。
【００６１】
また主電流制御用スイッチとしてトランジスタを用いる場合、該トランジスタ（主電流制御用トランジスタ）はＮＰＮ形のものに限られるものではなく、ＰＮＰ形の主電流制御用トランジスタを用いて、該トランジスタのコレクタ・エミッタ回路を点火電源コイルに対して並列に接続するようにしてもよい。
【００６２】
また上記の例では、遮断制御用スイッチ９としてトランジスタＴＲ２及びＴＲ３からなるものを用いたが、遮断制御用スイッチ９は、電圧検出回路７が検出した電圧が設定値以上になったときに導通状態になって主電流制御用スイッチ６への駆動信号の供給を阻止するスイッチであれば良く、トランジスタ以外のスイッチ素子からなるスイッチを遮断制御用スイッチ９として用いることもできる。例えば、図２に示した第２の実施形態のように、サイリスタＴｈを遮断制御用スイッチ９として用いることもできる。
【００６３】
図２に示した点火装置は、遮断制御用スイッチとしてサイリスタＴｈを用いている点を除き、図１に示した点火装置と同様に構成されている。
【００６４】
図１に示した実施形態では、ピーク検出用スイッチ８としてＮＰＮ形のトランジスタＴＲ４を用いたが、図３に示した第３の実施形態のように、ＰＮＰ形のトランジスタＴＲ４´により、ピーク検出用スイッチ８を構成するようにしてもよい。この場合は、トランジスタＴＲ４´のエミッタを電流制限用抵抗器Ｒ５の他端に接続し、トランジスタＴＲ４´のコレクタを電流検出用抵抗器Ｒ１を通して点火電源コイル２の他方の端子２ｂに接続する。またトランジスタＴＲ４´のベースと点火電源コイルの他方の端子２ｂとの間に抵抗器Ｒ６を通してピーク検出用コンデンサＣ１を接続し、トランジスタＴＲ４のベースと点火電源コイル２の一方の端子２ａとの間にコンデンサ放電用ダイオードＤ２を接続する。
【００６５】
なおピーク検出用スイッチ８は、トランジスタに限定されるものではなく、その一端［主電流が流れる回路（トランジスタの場合にはコレクタ・エミッタ回路）の一端］が電流制限用抵抗器Ｒ５を通して点火電源コイル２の一方の端子２ａに接続されるとともに他端（主電流が流れる回路の他端）が電流検出用抵抗器Ｒ１を通して点火電源コイル２の他方の端子に接続されたオンオフ制御が可能なスイッチであれば良い。
【００６６】
本明細書では、主電流が流れる端子と制御端子とを有する半導体スイッチを用いる場合、該半導体スイッチの主電流が流れる回路の一端及び他端をそれぞれスイッチの一端及び他端と呼んでいる。例えば、トランジスタをスイッチとして用いる場合には、上記のように、トランジスタのコレクタ・エミッタ回路の一端及び他端をそれぞれスイッチの一端及び他端と呼ぶ。
【００６７】
図３に示した点火装置においては、遮断制御回路が、主電流制御用スイッチ６と点火電源コイル２の他方の端子２ｂとの間に挿入されて主電流制御用スイッチ６に対して直列に接続された電流検出用抵抗器Ｒ１と、点火電源コイル２の一方の端子２ａに一端が接続された電流制限用抵抗器Ｒ５と、電流制限用抵抗器Ｒ５の他端にエミッタが接続され、コレクタが電流検出用抵抗器Ｒ１を通して点火電源コイルの他方の端子に接続されたＰＮＰ形のピーク検出用トランジスタＴＲ４´と、点火電源コイル２の他方の端子２ｂとピーク検出用トランジスタＴＲ４´のベースとの間に電流制限素子Ｒ６を通して接続されたピーク検出用コンデンサＣ１と、ピーク検出用トランジスタのベースと点火電源コイル２の一方の端子２ａとの間にカソードを点火電源コイルの一方の端子２ａ側に向けて接続されたコンデンサ放電用ダイオードＤ２と、電流制限用抵抗器Ｒ５の他端と点火電源コイル２の他方の端子２ｂとの間の電圧を検出する電圧検出回路７と、電圧検出回路７が検出した電圧が設定値以上になったときに導通状態になって主電流制御用スイッチ６への駆動信号の供給を阻止する遮断制御用スイッチ９とにより構成されている。
【００６８】
また上記の各実施形態では、点火コイル１を磁石発電機の固定子側に設けて、該点火コイルの一次コイル２を点火電源コイルとして共用するようにしているが、点火コイルを磁石発電機の外部に配置して、点火コイルとは別個に磁石発電機内に点火電源コイルを設ける場合にも本発明を適用することができる。
【００６９】
この場合には、図４に示したように、点火コイル２と別個に設けた点火電源コイル１０を点火コイルの一次コイル２に対して並列に接続して、該点火電源コイル１０に対して並列に主電流制御用スイッチ６を接続するようにすればよい。この場合遮断制御回路の構成は前記の各実施形態と同様でよい。図４に示した例では、図２に示した実施形態で用いたものと同様の構成を有する遮断制御回路を用いている。
【００７０】
図１に示した実施形態においては、トランジスタＴＲ２及びＴＲ３により、サイリスタと同じ動作をする遮断制御用スイッチを構成しているが、この遮断制御用スイッチは、電圧検出回路７が検出した電圧が設定値以上になったときに動作して主電流制御用スイッチへの駆動信号の供給を阻止するスイッチであれば良く、図示の構成のスイッチに限定されない。例えば、図１において、トランジスタＴＲ２を省略して、トランジスタＴＲ３のみを遮断制御用スイッチとして用い、トランジスタＴＲ３のコレクタを抵抗Ｒ３とダイオードＤ１との接続点に接続するようにしてもよい。この場合は、電圧検出回路７が検出した電圧が設定値以上になったときに遮断制御用スイッチを構成するトランジスタＴＲ３が導通状態になって主電流制御用トランジスタＴＲ１のベース電流（主電流制御用スイッチへの駆動信号）を該トランジスタＴＲ１から側路することによりトランジスタＴＲ１を遮断状態にする。
【００７１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、点火電源コイルを短絡したときに流れる電流を検出する電流検出器を設けて、点火電源コイルの一方の半波の出力電圧がピークに達するタイミング及び電流検出器により検出された電流が設定値に達するタイミングのうちの早いほうのタイミングを検出した時に主電流制御用スイッチを遮断状態にするように構成したので、点火電源コイルの誘起電圧が低く、電流検出器により検出される電流が設定値に達しない機関の始動時及び低速回転時には、短絡電流がピークに達したときに該電流を遮断して点火動作を行わせることができ、機関の始動時及び低速回転時に電流の遮断値が不足して点火性能が低下するのを防ぐことができる。
【００７２】
また機関の高速回転時には、短絡電流が設定された値に達した時に該電流を遮断して点火動作を行わせることができるため、電流の遮断値をほぼ一定にしてほぼ一定の点火用高電圧を得ることができ、点火プラグの過度の消耗を防ぎつつ点火動作を安定に行わせることができる。
【００７３】
更に機関の高速回転時には、点火用電源コイルの誘起電圧の波高値の上昇に伴って、短絡電流が遮断値に達する位相を進ませることができるため、点火時期を進角させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の構成を示した回路図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の構成を示した回路図である。
【図３】本発明の第３の実施形態の構成を示した回路図である。
【図４】本発明の第４の実施形態の構成を示した回路図である。
【符号の説明】
１…点火コイル、２…点火電源コイル（点火コイルの一次コイル）、６…主電流制御用スイッチ、７…電圧検出回路、８…ピーク検出用スイッチ、９…遮断制御用スイッチ、ＴＲ１…主電流制御用トランジスタ、ＴＲ４，ＴＲ４´…ピーク検出用トランジスタ、Ｃ１…ピーク検出用コンデンサ、Ｄ２…コンデンサ放電用ダイオード、Ｒ１…電流検出用抵抗器、Ｒ５…電流制限用抵抗器、Ｒ６…電流制限素子。
【図１】
2004316572.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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