(57)【要約】【課題】内燃機関の始動性を良好にし、アイドリング時の回転を安定にすることができる上に機関の逆転を防止できる内燃機関用点火装置を提供する。【解決手段】内燃機関の始動時には、信号発電機３が第２の信号Ｖｐ２を発生した時に機関を点火し、機関のアイドリング回転時には第１の信号Ｖｐ１が発生した後第２の信号Ｖｐ２が発生するまでの間に位置検出回路１１が発電コイルＷｇ  の零クロス点を検出して位置検出信号Ｖｓ３を出力した時に機関を点火する内燃機関用点火装置において、機関の始動時には位置検出信号Ｖｓ３が発生している状態で第２の信号Ｖｐ２が発生したときにのみ点火動作を許可し、アイドリング回転時には、位置検出信号Ｖｓ３が発生する直前の発電コイルの出力の半サイクルが負の半サイクルであるときにのみ点火動作を許可するように点火位置制御装置を構成する。【選択図】  図１
2004176658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火信号が与えられたときに点火用の高電圧を発生する点火回路と、内燃機関の上死点に相当するクランク角位置よりも進角した位置に設定された第１のクランク角位置及び該第１のクランク角位置よりも遅角した位置に設定された第２のクランク角位置でそれぞれ第１のパルス信号及び第２のパルス信号を発生する信号発生装置と、前記内燃機関により駆動される交流発電機内に設けられた発電コイルの出力が一方の極性の半サイクルから他方の極性の半サイクルに移行する際の零クロス点で立ち上がり、該発電コイルの出力が前記他方の極性の半サイクルから一方の極性の半サイクルに移行する際の零クロス点で立下がる位置検出信号を前記第１の回転角度位置と第２の回転角度位置との間で発生する位置検出回路と、前記内燃機関の始動時及び前記内燃機関の回転速度が第１の設定値よりも低いときには前記信号発生装置が第２のパルス信号を発生した時に前記点火回路に点火信号を与え、前記内燃機関の回転速度が前記第１の設定値から該第１の設定値よりも高い第２の設定値までの範囲にあるときには、前記第１の回転角度位置と第２の回転角度位置との間で前記位置検出回路が位置検出信号を発生した時に前記点火回路に点火信号を与える低速時点火位置制御手段と、前記内燃機関の回転速度が前記第２の設定値を超えているときには予め定められた制御条件に対して演算された点火位置で前記点火回路に点火信号を与える定常時点火位置制御手段とを備えた内燃機関用点火装置において、
前記第２のパルス信号が発生したときに前記位置検出信号が発生しているか否かを判定して、前記位置検出信号が発生していると判定されたときに前記内燃機関の点火動作を許可し、前記位置検出信号が発生していないと判定されたときに前記内燃機関の点火動作を禁止する第１の点火動作許否手段と、
前記発電コイルが発生している電圧が前記一方の極性の半サイクルの電圧であるか他方の半サイクルの電圧であるかを一定の時間間隔で検出する発電コイル出力検出手段と、
前記位置検出信号が発生する直前に前記発電コイル出力検出手段により検出された電圧が前記一方の極性の半サイクルの電圧であるときに前記内燃機関の点火を許可し、前記位置検出信号が発生する直前に前記発電コイル出力検出手段により検出された電圧が前記他方の極性の半サイクルの電圧であるときに前記内燃機関の点火動作を禁止する第２の点火動作許否手段と、
を具備し、
前記内燃機関の正回転時には前記位置検出信号が発生している間に前記第２のパルス信号が発生するように前記信号発生装置の出力と発電コイルの出力との位相関係が設定されている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、内燃機関の回転速度が設定値以下のときの点火位置を制御する低速時点火位置制御手段と、回転速度が設定値を超えるときの点火位置を制御する定常時点火位置制御手段とを備えた内燃機関用点火装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関用の点火装置は、点火信号が与えられた時に点火コイルの一次電流を制御して該点火コイルの二次コイルに点火用の高電圧を発生させる点火回路と、該点火回路に点火信号を与えるクランク角位置（点火位置）を制御する点火制御装置とにより構成される。
【０００３】
点火制御装置は、特許文献１に示されているように、内燃機関のクランク軸の回転角度位置が回転速度に応じて予め定めておいた特定の回転角度位置に一致したことが検出された時に内燃機関を点火するように該内燃機関の点火位置を制御する低速時点火位置制御手段と、少なくとも内燃機関の回転速度を制御条件として演算された点火位置が検出された時に内燃機関を点火するように内燃機関の点火位置を制御する定常時点火位置制御手段とを備えていて、内燃機関の始動時及び該内燃機関が設定値以下の回転速度で回転している時には低速時点火位置制御手段により内燃機関の点火位置を定め、内燃機関が設定値を超える回転速度で回転している時には定常時点火位置制御手段により前記内燃機関の点火位置を定める。
【０００４】
内燃機関には、機関の回転情報（回転速度情報及び回転角度情報）を得るために信号発生装置が取り付けられる。信号発生装置は、通常、誘導子形の発電機からなっていて、機関の上死点位置（ピストンが上死点に達した時のクランク軸の回転角度位置）より進角した位置に設定された第１の回転角度位置及び該第１の回転角度位置よりも遅れた位置に設定された第２の回転角度位置でそれぞれ第１のパルス信号及び第２のパルス信号を発生する。
【０００５】
第１の回転角度位置は、通常機関の点火位置の最大進角位置、または該最大進角位置よりも更に進んだ位置に設定され、この第１の回転角度位置を基準位置として点火位置の計測が行われる。また第２の回転角度位置は、機関の低速時の点火位置として適した位置に設定される。
【０００６】
定常時点火位置制御手段は、例えば、内燃機関に取り付けられた信号発生装置が特定の信号を発生する時間間隔（クランク軸が所定の角度回転するのに要した時間）から機関の回転速度情報を得て、該回転速度情報に対して点火位置を演算する点火位置演算手段と、信号発生装置が第１のパルス信号を発生した時に演算した点火位置の計測を開始して、該点火位置の計測が完了した時（機関のクランク角位置が演算した点火位置に一致したことが検出された時）に点火信号を発生する点火信号発生手段とにより構成される。これらの手段は、例えば、マイクロコンピュータに所定のプログラムを実行させることにより実現される。
【０００７】
内燃機関の低速時においても、定常時と同様に、信号発生装置の出力から得た回転情報を用いて点火位置を演算して、演算した点火位置で機関を点火することが考えられる。しかしながら、機関の始動時及び低速回転時には、機関の回転が安定せず、機関の行程変化によりクランク軸の回転速度が細かく変動するため、信号発生装置が発生する信号から正しく回転情報を得ることができない。そのため、機関の低速時には点火位置を的確に演算することが難しく、低速時にも演算した点火位置で機関を点火しようとすると、かえって機関の回転が安定しなくなる。従って、機関の低速時には、演算した点火位置で機関を点火するのではなく、予め定めた一定の回転角度位置で機関を点火するようにしている。
【０００８】
内燃機関においては、始動時に点火位置が上死点に対して進角していると、機関が点火した際にピストンが押し戻される現象（ケッチンと呼ばれる。）が生じて機関の始動に失敗することがある。そのため、機関の始動時には上死点に近い十分に遅角した位置で機関を点火する必要がある。始動時の点火位置を定める信号としては、信号発生装置が第２の回転角度位置で発生する第２のパルス信号を用いることができる。
【０００９】
しかしながら、機関のケッチンを防止するために、機関の低速時の点火位置を十分に遅角した位置に設定すると、機関が始動した後その回転速度がアイドリング回転速度まで上昇したときに、点火位置が遅れ過ぎていてアイドリングが安定しない場合があった。
【００１０】
例えばある内燃機関では、機関の始動時の最適な点火位置は上死点より更に２度遅角した位置であるが、アイドリング状態での最適な点火位置は上死点前１０度の位置である。この場合に、低速時の点火位置を、機関の始動性を良好にすることを重視して上死点後２度の位置に設定すると、アイドリングを安定に行なわせることができない。
【００１１】
そこで、信号発生装置から異なる位置で３以上の信号を発生させて、該信号発生装置の出力信号を利用して始動時の点火位置及びアイドリング時の点火位置を定めるようにすることも考えられるが、信号発生装置から３以上の信号を発生させようとすると、信号発生装置の構成が複雑になるので好ましくない。
【００１２】
そこで、特許文献１に示された点火装置では、内燃機関により駆動される交流発電機内に設けられた発電コイルの出力が一方の極性の半サイクルから他方の極性の半サイクルに移行する際の零クロス点で立ち上がり、該発電コイルの出力が他方の極性の半サイクルから一方の極性の半サイクルに移行する際の零クロス点で立下がる位置検出信号を第１の回転角度位置と第２の回転角度位置との間で発生する位置検出回路を設けて、この位置検出回路が発生する位置検出信号を用いてアイドリング時の点火位置を定めるようにしている。
【００１３】
特許文献１に示された点火装置で用いられている低速時点火位置制御手段は、内燃機関の始動時及び内燃機関の回転速度が第１の設定値よりも低いときには信号発生装置が第２のパルス信号を発生した時に点火回路に点火信号を与え、内燃機関の回転速度が第１の設定値から該第１の設定値よりも高い第２の設定値までの範囲にあるときには、第１の回転角度位置と第２の回転角度位置との間で位置検出回路が位置検出信号を発生した時に点火回路に点火信号を与えるように構成されている。
【００１４】
【特許文献１】
特開２００１−２００７７６号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に示された発明によれば、機関の始動時及び極低速時（回転速度が第１の設定値未満の時）に十分に遅角した第２のパルス信号の発生位置で機関を点火することができるため、機関の始動時にケッチンが生じるのを防ぐことができる。また機関が始動して回転速度が第１の設定値から第２の設定値（通常はアイドリング回転速度）までの範囲にある場合には、第２のパルス信号の発生位置よりも進角した位置検出信号の発生位置で機関を点火することができるため、低速回転時の回転を安定にすることができる。
【００１６】
また、信号発生装置は、第１のパルス信号と第２のパルス信号との２つの信号を発生すればよいため、信号発生装置の構成を複雑にすることなく、機関の低速時の回転を安定にすることができる。
【００１７】
ところが、特許文献１に示された発明では、機関の逆転時に点火動作を禁止する手段が設けられていなかったため、機関を始動した後、位置検出信号により（進角した位置で）点火動作が行なわれたときに、何らかの原因でピストンが押し戻されて機関が逆回転すると、逆回転時にも点火動作が行なわれるという問題があった。特に２サイクル内燃機関では、機関の逆回転が可能であるため、逆回転時にも点火動作が行なわれるように点火装置が構成されていると、上記のような場合に、機関が逆転したままの状態でアイドリングを行なうおそれがあり、好ましくない。
【００１８】
本発明の目的は、始動時及び低速時の点火位置を最適な位置に設定することができるだけでなく、機関の逆転を防止する機能をも持たせることができるようにした内燃機関用点火装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、点火信号が与えられたときに点火用の高電圧を発生する点火回路と、内燃機関の上死点に相当するクランク角位置よりも進角した位置に設定された第１のクランク角位置及び該第１のクランク角位置よりも遅角した位置に設定された第２のクランク角位置でそれぞれ第１のパルス信号及び第２のパルス信号を発生する信号発生装置と、内燃機関により駆動される交流発電機内に設けられた発電コイルの出力が一方の極性の半サイクルから他方の極性の半サイクルに移行する際の零クロス点で立ち上がり、該発電コイルの出力が前記他方の極性の半サイクルから一方の極性の半サイクルに移行する際の零クロス点で立下がる位置検出信号を前記第１の回転角度位置と第２の回転角度位置との間で発生する位置検出回路と、内燃機関の始動時及び内燃機関の回転速度が第１の設定値よりも低いときには信号発生装置が第２のパルス信号を発生した時に点火回路に点火信号を与え、内燃機関の回転速度が第１の設定値から該第１の設定値よりも高い第２の設定値までの範囲にあるときには、第１の回転角度位置と第２の回転角度位置との間で位置検出回路が位置検出信号を発生した時に点火回路に点火信号を与える低速時点火位置制御手段と、内燃機関の回転速度が第２の設定値を超えているときには予め定められた制御条件に対して演算された点火位置で点火回路に点火信号を与える定常時点火位置制御手段とを備えた内燃機関用点火装置を対象とする。
【００２０】
本発明においては、第２のパルス信号が発生したときに位置検出信号が発生しているか否かを判定して、位置検出信号が発生していると判定されたときに内燃機関の点火動作を許可し、位置検出信号が発生していないと判定されたときに内燃機関の点火動作を禁止する第１の点火動作許否手段と、発電コイルが発生している電圧が一方の極性の半サイクルの電圧であるか他方の半サイクルの電圧であるかを一定の時間間隔で検出する発電コイル出力検出手段と、位置検出信号が発生する直前に発電コイル出力検出手段により検出された電圧が一方の極性の半サイクルの電圧であるときに内燃機関の点火を許可し、位置検出信号が発生する直前に発電コイル出力検出手段により検出された電圧が他方の極性の半サイクルの電圧であるときに内燃機関の点火動作を禁止する第２の点火動作許否手段とを設ける。
【００２１】
そして、内燃機関の正回転時には位置検出信号が発生している間に第２のパルス信号が発生するように信号発生装置の出力と発電コイルの出力との位相関係が設定される。
【００２２】
上記のように、信号発生装置の出力と発電コイルの出力との位相関係を設定するとともに、信号発生装置が第２のパルス信号を発生したときに位置検出信号が発生しているか否かを判定して、位置検出信号が発生していると判定されたときに内燃機関の点火動作を許可し、位置検出信号が発生していないと判定されたときに内燃機関の点火動作を禁止する第１の点火動作許否手段を設けると、機関の始動時に機関が正回転しているときにのみ、点火動作を行なわせることができるため、機関が逆転するのを防ぐことができる。
【００２３】
また上記のように位置検出回路が設けられた点火装置においては、位置検出信号が発生する直前の発電コイルの出力の半サイクルが、機関の正転時には一方の極性の半サイクルになり、機関の逆転時には、他方の極性の半サイクルになるため、上記のように、発電コイルが発生している電圧が一方の極性の半サイクルの電圧であるか他方の半サイクルの電圧であるかを一定の時間間隔で検出する発電コイル出力検出手段を設けるとともに、位置検出信号が発生する直前に発電コイル出力検出手段により検出された電圧が一方の極性の半サイクルの電圧であるときに内燃機関の点火を許可し、位置検出信号が発生する直前に発電コイル出力検出手段により検出された電圧が他方の極性の半サイクルの電圧であるときに内燃機関の点火動作を禁止する第２の点火動作許否手段を設けると、機関が始動した後、回転速度が第１の設定値と第２の設定値との間にある状態で、何らかの原因で機関が逆転したときに、位置検出信号により点火が行なわれるのを阻止することができるため、機関が逆転するのを防止することができる。
【００２４】
このように、本発明によれば、機関の始動時及び低速回転時に機関が逆転するおそれをなくすことができるため、信号発生装置の構成を複雑にすることなく、機関の低速時の回転を安定にすることができるという特許文献１に示された点火装置の特長を活かしつつ、機関の始動時及び低速時の安全性を高めた点火装置を得ることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係わる内燃機関用点火装置のハードウェアの構成例を示したもので、同図において１は点火回路、２は２サイクル内燃機関により駆動される磁石式交流発電機、３は、内燃機関の上死点に相当するクランク角位置よりも進角した位置に設定された第１のクランク角位置θ１  及び該第１のクランク角位置よりも遅角した位置に設定された第２のクランク角位置θ２  でそれぞれパルス波形の第１の信号Ｖｐ１及び第２の信号Ｖｐ２を発生する信号発電機である。
【００２６】
４は発電機２内に設けられたバッテリ充電用発電コイルＷｇ  の出力電圧によりレギュレータ６を通して充電されるバッテリ、７はバッテリ４の出力電圧を昇圧して点火回路１に与える電源電圧を発生するＤＣ−ＤＣコンバータ、８はマイクロコンピュータのＣＰＵである。
【００２７】
また９及び１０はそれぞれ信号発電機３が発生する第１の信号Ｖｐ１及び第２の信号Ｖｐ２をＣＰＵ８が認識し得る波形の第１のパルス信号Ｖｓ１及び第２のパルス信号Ｖｓ２に変換してＣＰＵ８のポートＡ１  及びＡ２  にを与える第１及び第２の波形整形回路で、この例では、信号発電機３と第１及び第２の波形整形回路９及び１０とにより信号発生装置が構成されている。
【００２８】
１１は発電コイルＷｇ  の出力電圧Ｖｇ  の零クロス点を検出した時に位置検出信号Ｖｓ３を発生する位置検出回路で、この位置検出回路は、発電コイルＷｇ  の出力が負の極性の半サイクル（一方の極性の半サイクル）から正の極性の半サイクル（他方の極性の半サイクル）に移行する際の零クロス点で立ち上がり、該発電コイルの出力が他方の極性の半サイクルから一方の極性の半サイクルに移行する際の零クロス点で立下がる位置検出信号Ｖｓ３を出力する。本発明においては、位置検出回路が出力する一連の位置検出信号Ｖｓ３のうち、１つの位置検出信号Ｖｓ３が、第１の回転角度位置θ１  と第２の回転角度位置θ２  との間の特定の位置θ３  で発生するように、発電コイルの出力と信号発生装置の出力との位相関係が設定される。位置検出回路１１が発生する位置検出信号Ｖｓ３は、ＣＰＵ８のポートＡ３  に与えられている。
【００２９】
１２は信号発電機３が第２の信号Ｖｐ２を発生して波形整形回路１０が第２のパルス信号Ｖｓ２を発生した時に始動時点火信号Ｖｉ１を出力する始動時点火信号出力回路、１３は機関の回転速度が第１の設定値を超えてＣＰＵ８がポートＢ１  から禁止信号を出力した時に始動時点火信号出力回路１２の出力端子間を短絡して始動時点火信号Ｖｉ１の出力を禁止する始動時点火信号出力禁止回路である。
【００３０】
１４はＣＰＵ８がアイドリング運転時の点火位置及び定常運転時（アイドリング回転速度を超える速度での運転時）の点火位置でポートＢ２  から点火指令信号を発生した時に非始動時点火信号Ｖｉ２を出力する非始動時点火信号出力回路、１５は始動時点火信号Ｖｉ１または非始動時点火信号Ｖｉ２のいずれかが発生した時に点火回路１に点火信号Ｖｉ  を与えるオア回路である。
【００３１】
また１６は、発電コイルＷｇの出力電圧が負の極性の半サイクルにあるのか、正の極性の半サイクルにあるのかを検出する電圧検出回路であり、この電圧検出回路の出力はＣＰＵ８のポートＣ１  に与えられている。
【００３２】
本実施形態のハードウェアの構成は、電圧検出回路１６が設けられている点を除き、特許文献１に示されたものと同様である。
【００３３】
各部の構成を更に詳細に説明すると、図示の点火回路１は周知のコンデンサ放電式の回路で、一次コイルの一端が接地され、二次コイルの一端が一次コイルの他端に共通接続された点火コイルＩＧと、該点火コイルの一次コイルの他端に一端が接続された点火用コンデンサＣ１  と、カソードを接地側に向けた状態でコンデンサＣ１  の他端と接地間に接続されたサイリスタＴｈ１と、カソードを接地側に向けて点火コイルの一次コイルの両端に並列に接続されたダイオードＤ１  と、サイリスタＴｈ１のゲートカソード間に接続された抵抗Ｒ１  と、図示しない内燃機関の気筒に取り付けられて点火コイルの二次コイルに接続された点火プラグＰとからなっている。
【００３４】
この点火回路においては、点火信号Ｖｉ  が与えられたときにサイリスタＴｈ１が導通してコンデンサＣ１  に充電された電荷を点火コイルＩＧの一次コイルを通して放電させる。このコンデンサの放電により点火コイルＩＧに急激に大きな一次電流が流れるため、点火コイルＩＧの二次コイルに点火用の高電圧が誘起する。この高電圧により点火プラグＰで火花が生じ、機関が点火される。
【００３５】
磁石式交流発電機２は、機関のクランク軸に取り付けられたフライホイール磁石回転子２Ａと、磁石回転子２Ａの磁石界磁に対向する磁極部を有する電機子鉄心及び該電機子鉄心に巻回された複数の発電コイルからなる固定子とを備えたもので、図示の例では、固定子側に設けられた１つの発電コイルがバッテリ充電用発電コイルＷｇ  として用いられている。発電コイルＷｇ  が出力する交流電圧Ｖｇ  の波形の一例を図２（Ａ）に示した。
【００３６】
信号発電機３は、磁石式交流発電機２のフライホイールの外周にリラクタ３ａを形成することにより構成したロータと、リラクタ３ａの回転方向の前端縁及び後端縁をそれぞれ検出した時に第１及び第２の信号Ｖｐ１及びＶｐ２を発生する信号発電子３ｂとからなっている。
【００３７】
信号発電子３ｂは、リラクタ３ａに対向する磁極部を先端に有する鉄心と該鉄心に巻回された信号コイルＷｓと、該鉄心に磁気結合された永久磁石とからなっていて、リラクタ３ａが信号発電子の鉄心の磁極部との対向を開始する際及び該対向を終了する際にそれぞれ信号コイルＷｓに極性が異なるパルス波形の第１の信号Ｖｐ１及び第２の信号Ｖｐ２を誘起する。
【００３８】
第１の信号Ｖｐ１及び第２の信号Ｖｐ２の波形の一例を図２（Ｂ）に示した。この例では、第１の信号Ｖｐ１が負極性のパルスからなり、第２の信号ＶＰ２が正極性のパルスからなっている。第１の信号Ｖｐ１の発生位置（信号のレベルがしきい値に達する位置）は、機関の点火位置の最大進角位置よりも更に進角した第１の回転角度位置θ１  に設定され、第２の信号Ｖｐ２の発生位置は機関の始動時の点火位置として適した第２の回転角度位置θ２  に設定されている。
【００３９】
レギュレータ６は、発電コイルＷｇ  が出力するほぼ正弦波形の交流電圧Ｖｇ  を整流する整流器と、該整流器の出力を設定値以下に保つように制御する制御回路とを備えたもので、発電コイルＷｇ  からレギュレータ６を通して与えられる電圧によりバッテリ４が充電される。
【００４０】
ＤＣ−ＤＣコンバータ７は、バッテリ４の出力電圧がダイオードＤ２  を通して一次コイルに印加された昇圧トランスＴｓｆと、バッテリ４からトランスＴｓｆの一次コイルに供給される一次電流を断続させる発振回路ＯＳＣとを備えたもので、バッテリ４の出力電圧（１２Ｖ）を昇圧してトランスＴｓｆの二次コイルに２００［Ｖ］以上の電圧を誘起する。昇圧トランスＴｓｆの二次コイルに得られる電圧はダイオードＤ３  を通して点火用コンデンサＣ１  と点火コイルＩＧの一次コイルとの直列回路の両端に印加されている。点火用コンデンサＣ１  はＤＣ−ＤＣコンバータ７の出力電圧により図示の極性に充電される。
【００４１】
第１の波形整形回路９は、ＮＰＮトランジスタＴＲ１  と、抵抗Ｒ２  ないしＲ５  と、ダイオードＤ４  及びＤ５  と、コンデンサＣ２  とからなるもので、信号コイルＷｓ  が発生する負極性の第１の信号Ｖｐ１がコンデンサＣ２  の両端の電圧（しきい値）を超えた時に信号コイルＷｓ  −ダイオードＤ４  −ダイオードＤ５  −抵抗Ｒ５  −信号コイルＷｓ  の経路で電流が流れてダイオードＤ４  の両端に電圧降下が生じる。この電圧降下によりトランジスタＴＲ１  のベースエミッタ間が逆バイアスされるため、トランジスタＴＲ１  は、第１の信号Ｖｐ１がしきい値を超えている間だけオフ状態になり、該トランジスタＴＲ１  のコレクタに、図２（Ｃ）に示すように、第１の信号Ｖｐ１がしきい値を超えている間だけ高レベルの状態になる第１のパルス信号Ｖｓ１が得られる。ＣＰＵ８は、この第１のパルス信号Ｖｓ１が発生した時に、機関のクランク軸の回転角度位置が第１の回転角度位置θ１  に達したことを検出する。
【００４２】
第２の波形整形回路１０は、ＮＰＮトランジスタＴＲ２  と、抵抗Ｒ６  及びＲ７  と、コンデンサＣ３  と、ダイオードＤ６  とからなるもので、信号コイルＷｓ  が発生する第２の信号Ｖｐ２がコンデンサＣ３  の両端の電圧（しきい値）を超えている間トランジスタＴＲ２  にベース電流が流れて該トランジスタが導通する。トランジスタＴＲ２  のコレクタには、図２（Ｄ）に示したように、該トランジスタが導通している間零レベルになる第２のパルス信号Ｖｓ２が得られる。ＣＰＵ８は、この第２のパルス信号Ｖｓ２が発生した時に機関のクランク軸の回転角度位置が機関の始動時の点火位置として適した第２の回転角度位置θ２（例えば機関の上死点より２°遅れた位置）に達したことを検出する。
【００４３】
位置検出回路１１は、ＮＰＮトランジスタＴＲ３  と、抵抗Ｒ８  ないしＲ１１と、ダイオードＤ７  及びＤ８  とからなる零クロス検出回路からなっている。この位置検出回路においては、発電コイルＷｇ  が正の半サイクルの電圧を発生した時に、発電コイルＷｇ  −抵抗Ｒ１１−ダイオードＤ７  −ダイオードＤ８  −発電コイルＷｇ  の経路で電流が流れてダイオードＤ７  の両端に電圧降下が生じる。この電圧降下によりトランジスタＴＲ３  のベースエミッタ間が逆バイアスされるため、該トランジスタＴＲ３  がオフ状態になる。発電コイルＷｇ  が負の半サイクルの電圧を発生している時には、ダイオードＤ７  を通して電流が流れないため、トランジスタＴＲ３  はバッテリ４を電源として一定の直流電圧を出力する図示しない直流電源回路から抵抗Ｒ１０を通してベース電流が与えられて導通する。従って、トランジスタＴＲ３  のコレクタには、図２（Ｅ）に示すように、発電コイルＷｇ  が正の半サイクルの電圧を発生している期間高レベルの状態を保持し、発電コイルＷｇ  が負の半サイクルの電圧を発生している期間ほぼ零レベルの状態を保持する矩形波状の位置検出信号Ｖｓ３が得られる。この位置検出信号Ｖｓ３は、発電コイルＷｇ  の出力電圧が負の半サイクルから正の半サイクルに移行する際の零クロス点θ３  で立上がり、発電コイルＷｇ  の出力電圧が正の半サイクルから負の半サイクルに移行する際の零クロス点で立下がる信号である。ＣＰＵ８はこの位置検出信号Ｖｓ３の零レベルから高レベルへの各立上がりを検出したときに、該位置検出信号が発生したことを認識して機関の回転角度位置θ３  の情報を得る。
【００４４】
本発明においては、内燃機関の正回転時に、位置検出信号Ｖｓ３が発生している間に第２のパルス信号Ｖｓ２が発生するように信号発生装置の出力と発電コイルＷｇ  の出力との位相関係が設定されるとともに、第１の回転角度位置θ１  と第２の回転角度位置θ２  との間で位置検出回路１１から出力される位置検出信号Ｖｓ３の発生位置θ３  が、機関の回転速度が第１の値から第２の値までの間にあるときの機関の点火位置（通常はアイドリング時の点火位置）として適した位置になるように、発電コイルＷｇ  の出力の位相が調整される。機関のアイドリング時の点火位置として適した位置は、例えばピストンの上死点に相応するクランク角位置より１０°進角した位置である。発電コイルＷｇ  の出力の位相の調整は、磁石式交流発電機２の固定子の取付け位置を調整することにより行なうことができる。
【００４５】
始動時点火信号出力回路１２は、ＰＮＰトランジスタＴＲ４  と、抵抗Ｒ１２，Ｒ１３及びＲ２１とからなっていて、機関の始動時の点火位置で第２の信号Ｖｐ２が発生して第２の波形整形回路１０のトランジスタＴＲ２  がオン状態になった時に（第２のパルス信号Ｖｓ２が発生したときに）トランジスタＴＲ４  が導通して、図示しない電源回路から抵抗Ｒ１３を通して始動時点火信号Ｖｉ１を出力する。
【００４６】
始動時点火信号出力禁止回路１３は、ＮＰＮトランジスタＴＲ５  と、抵抗Ｒ１４及びＲ１５とからなっていて、機関の回転速度が第１の設定値を超えてＣＰＵ８がそのポートＢ１  から禁止信号を出力したときに、トランジスタＴＲ５  が導通して、低速時点火信号出力回路１２の出力端子間を短絡することにより、低速時点火信号Ｖｉ１の出力を禁止する。
【００４７】
非始動時点火信号出力回路１４は、ＰＮＰトランジスタＴＲ６  及びＮＰＮトランジスタＴＲ７  と、抵抗Ｒ１６ないしＲ２０とからなっていて、ＣＰＵ８がアイドリング時の点火位置及び定常運転時の点火位置を検出してそのポートＢ２  から点火指令信号を出力した時に、トランジスタＴＲ７  及びＴＲ６  が導通して、図示しない直流電源回路からトランジスタＴＲ６  のエミッタコレクタ間と抵抗Ｒ２０とを通して非始動時点火信号Ｖｉ２（アイドリング時または定常時の点火信号）を出力する。
【００４８】
オア回路１５は、カソードがサイリスタＴｈ１のゲートに共通接続されたダイオードＤ９  及びＤ１０からなっていて、始動時点火信号Ｖｉ１及び非始動時点火信号Ｖｉ２がそれぞれダイオードＤ９  及びＤ１０を通して点火回路１に入力されている。
【００４９】
電圧検出回路１６は、発電コイルＷｇ  の一端にダイオードＤ１０を通して一端が接続された抵抗Ｒ２１と、抵抗Ｒ２１の他端と接地間に接続された抵抗Ｒ２２と、抵抗Ｒ２２の両端に並列に接続されたツェナーダイオードＺ１とからなっている。この電圧検出回路１６においては、ダイオードＤ１１と抵抗Ｒ２１及びＲ２２とにより、発電コイルの負の半サイクルの出力電圧を分圧する分圧回路が構成され、この分圧回路の抵抗Ｒ２２の両端から検出信号Ｖｖ  が出力される。電圧検出回路１６が抵抗Ｒ２２の両端から出力する検出信号Ｖｖ  は、発電コイルＷｇ  が負の半サイクルの電圧を発生している間、Ｈレベルを示し、発電コイルＷｇ  が正の半サイクルの電圧を発生している期間Ｌレベル（０レベル）を示す。検出信号Ｖｖ  は、ＣＰＵ８のポートＣ１に入力されている。
【００５０】
図１の点火制御装置のＣＰＵ８が実行するプログラムのアルゴリズムの一例を示すフローチャートを図４ないし図７に示した。
【００５１】
図４はメインルーチンを示したもので、このメインルーチンは、ＣＰＵ８に電源が投入された時に開始される。メインルーチンでは、先ずステップ１において各部の初期化を行い、次いでステップ２において、機関の回転速度に対して点火位置を演算する。点火位置の演算は、マイクロコンピュータのＲＯＭに記憶された点火位置演算用マップ（回転速度と点火位置との関係を与えるマップ）を回転速度に対して検索することにより行なわれる。
【００５２】
また本実施形態では、マイクロコンピュータに設けられたタイマが一定の時間を計測する毎に、図８に示すタイマ割込みが実行されて、ポートＣ１  の電圧が読み込まれる。
【００５３】
第１の波形整形回路９からＣＰＵ８のポートＡ１  に第１のパルス信号Ｖｓ１が与えられると、図５に示した割込みルーチン１が実行される。この割込みルーチンでは、先ずステップ１において機関の回転速度を演算する。この回転速度は、前回発生した第１のパルス信号Ｖｓ１が入力されてから今回発生した第１のパルス信号Ｖｓ１が入力されるまでの時間（クランク軸が１回転するのに要した時間）から機関の回転速度Ｎを演算する。
【００５４】
機関の回転速度を演算した後、ステップ２において演算した回転速度Ｎが第２の設定値Ｎ２  を超えているか否かを判定する。その結果、回転速度がアイドリング領域の上限を与える回転速度に等しく設定された第２の設定値を超えていないと判定された時にはステップ３に進んでマイクロコンピュータによる点火位置の制御を中止してメインルーチンに戻る。またステップ２において回転速度が第２の設定値を超えていると判定されたときには、ステップ４に進んでマイクロコンピュータによる点火位置の制御を開始させてメインルーチンに戻る。
【００５５】
第２の波形整形回路１０からＣＰＵ８のポートＡ２  に第２のパルス信号Ｖｓ２が与えられると、図６の割込みルーチンが実行される。この割込みルーチンでは、先ずステップ１においてポートＡ３  に与えられている位置検出信号Ｖｓ３がＨレベルか否かを判定する。その結果ポートＡ３  の電圧がＨレベルであるとき（位置検出信号Ｖｓ３が発生しているとき）には、機関が正転していると判定してステップ２に進み、機関の回転速度Ｎがアイドリング領域の下限の速度に等しく設定された第１の設定値Ｎ１  よりも低いか否かを判定する。その結果、回転速度が第１の設定値Ｎ１  よりも低いときには、ステップ３に進んで、ポートＢ１  からの禁止信号の出力を停止して始動時点火信号出力回路１２から点火回路１に点火信号が与えられるのを許可してメインルーチンに戻る。従って、機関の回転速度がアイドリング領域の下限値を与える回転速度よりも低いときには、第２のパルス信号Ｖｓ２が発生して、始動時点火信号Ｖｉ１が発生したときに点火回路１が点火動作を行う。
【００５６】
ステップ２において回転速度Ｎが第１の設定値Ｎ１  以上になっていると判定されたときには、ステップ４に進んでポートＢ１  から禁止信号を出力する。この禁止信号によりトランジスタＴＲ５  をオン状態にして、始動時点火信号出力回路１２からの点火信号の出力を禁止した後メインルーチンに戻る。
【００５７】
ステップ１でポートＡ３  の電圧がＨレベルでない（第２のパルス信号Ｖｓ２が発生したときに位置検出信号Ｖｓ３が発生していない）と判定されたときには、ステップ５に移行して機関が逆転していると判定し、機関を失火させるための処理を行なう。機関を失火させるための処理は、ステップ４で行なう処理と同様に、ポートＢ１  から禁止信号を出力して、始動時点火信号出力回路１２からの点火信号の出力を禁止する処理でよい。
【００５８】
位置検出回路１１からＣＰＵ８のポートＡ３  に位置検出信号Ｖｓ３が与えられると、図７に示す割込みルーチンが実行される。この割込みルーチンでは、先ずステップ１において、既に読み込まれているＣＰＵ８のポートＣ１  の電圧が０［Ｖ］であるか否かを判定する。機関が正転している時には、位置検出信号Ｖｓ３が発生するタイミングの直前に、発電コイルＷｇ  の出力電圧が負の半サイクルにある。そのため、機関が正回転しているときには、図７の割込みルーチンが開始されたときに、ＣＰＵ８に読み込まれているポートＣ１  の電圧（発電コイルの負の半サイクルの電圧を検出している電圧検出回路１６の出力）がＨレベルになっている。そのため、図７の割込みルーチンが開始された時点で機関が正回転している時には、ポートＣ１  の電圧が０でないと判定され、ステップ２が実行される。
【００５９】
ステップ２では、現在の機関のクランク軸の回転角度位置θが第１の回転角度位置θ１  と第２の回転角度位置θ２  との間にあるか否かを判定する。この判定は、第１の信号Ｖｓ１が発生した後、第２の信号Ｖｓ２が発生しているか否かを見ることにより行うことができる。第１の信号Ｖｓ１のみが発生し、第２の信号Ｖｓ２が未だ発生していないときに現在の機関のクランク軸の回転角度位置θが第１の回転角度位置θ１  と第２の回転角度位置θ２  との間にあると判定し、それ以外の時には現在の機関のクランク軸の回転角度位置θが第１の回転角度位置θ１  と第２の回転角度位置θ２  との間にないと判定する。
【００６０】
ステップ２において、回転角度位置θが第１の回転角度位置θ１  と第２の回転角度位置θ２  との間にないと判定された時には、そのままメインルーチンに戻る。ステップ２において、現在の回転角度位置θが第１の回転角度位置θ１  と第２の回転角度位置θ２  との間にあると判定された時には、次いでステップ３に進んで回転速度Ｎが第１の設定値Ｎ１  と第２の設定値Ｎ２  との間にあるか否か（機関の回転速度がアイドリング領域にあるか否か）を判定する。その結果、機関の回転速度がアイドリング領域にあると判定された時には、ステップ４に進んで、機関の点火位置をアイドリング時の点火位置とすることを選択して、ポートＢ２  から点火指令信号を発生させる。これにより非始動時点火信号出力回路１４から点火信号を出力させて、点火動作を行なわせる。即ち、機関が正回転していて、回転速度Ｎがアイドリング領域にあるときには、第１の回転角度位置θ１  と第２の回転角度位置θ２  との間で発生した位置検出信号Ｖｓ３の発生位置θ３（アイドリング時の点火位置）で点火動作が行なわれる。ステップ３において、機関の回転速度Ｎがアイドリング領域にないと判定された時には、ステップ５に移行してＣＰＵ８のポートＢ２  から点火指令信号を出力させることなく（アイドリング時の点火位置を選択することなく）、メインルーチンに戻る。
【００６１】
またステップ１において、ポートＣ１  の電圧が０であると判定されたとき、即ち位置検出信号が発生して図７の割込みルーチンが開始されるタイミングの直前に発電コイルの出力の半サイクルが正の半サイクルにあって、電圧検出回路１６が検出した電圧が０［Ｖ］であるときには、ステップ６に移行して機関が逆回転していると認識し、機関を失火させるための処理（ポートＢ２  からの点火信号の出力を禁止する処理）を行なった後メインルーチンに戻る。
【００６２】
本実施形態では、電圧検出回路１６と、図８のタイマ割込みルーチンにより、発電コイルが発生している電圧が一方の極性の半サイクルの電圧であるか他方の半サイクルの電圧であるかを一定の時間間隔で検出する発電コイル出力検出手段が実現される。
【００６３】
また図６の割込みルーチンのステップ１とステップ５とにより、第２のパルス信号Ｖｓ２が発生したときに位置検出信号Ｖｓ３が発生しているか否かを判定して、位置検出信号が発生していると判定されたときに内燃機関の点火動作を許可し、位置検出信号が発生していないと判定されたときに内燃機関の点火動作を禁止する第１の点火動作許否手段が実現される。
【００６４】
更に、図７の割込みルーチンのステップ１とステップ６とにより、位置検出信号Ｖｓ３が発生する直前に発電コイル出力検出手段により検出された電圧が一方の極性の半サイクルの電圧であるときに内燃機関の点火を許可し、位置検出信号Ｖｓ３が発生する直前に発電コイル出力検出手段により検出された電圧が他方の極性の半サイクルの電圧であるときに内燃機関の点火動作を禁止する第２の点火動作許否手段が実現される。
【００６５】
図１に示した内燃機関用点火装置の動作をまとめて示すと次の通りである。機関の始動時に、機関が正回転しているときには、図６の割込みルーチンのステップ１においてポートＡ３  の電圧がＨレベルであると判定され、ステップ２において、回転速度が第１の設定値よりも低いと判定されるため、同割込みルーチンのステップ３において始動時点火信号の出力が許可され、トランジスタＴＲ５  が遮断状態に保持される。従って、始動時の点火位置として適した位置に設定された第２の回転角度位置θ２  （本実施形態では上死点後２°の位置）で第２のパルス信号Ｖｓ２が発生した時に、第２の波形整形回路１０から始動時点火信号出力回路１２とオア回路１５とを通して点火回路のサイリスタＴｈ１に点火信号が与えられる。これによりサイリスタＴｈ１が導通して点火用コンデンサＣ１  の電荷を放電させ、点火動作を行わせる。
【００６６】
内燃機関が始動した後、その回転速度が第１の設定値Ｎ１  を超えると、図６の割込みルーチンにより始動時点火位置（第２の回転角度位置θ２  ）での点火が禁止される。このときＣＰＵ８は、図７のステップ４において位置検出信号Ｖｓ３の発生位置θ３  をアイドリング時の点火位置として選択するモードとなり、ポートＢ２  から点火指令信号を出力する。従って、アイドリング領域では、第１の回転角度位置θ１  と第２の回転角度位置θ２  との間に設定されたアイドリング時に適した回転角度位置θ３  （図示の例では上死点前１０°の位置）で位置検出信号Ｖｓ３が発生した時に点火動作が行われる。
【００６７】
機関の回転速度が第２の設定値Ｎ２  を超えると、図７の割込みルーチンのステップ５において、アイドリング時の点火位置θ３  を選択するモードが解除され、図５のステップ４において、マイクロコンピュータにより点火位置を制御するモードが開始されるため、図４のメインルーチンにおいて演算された点火位置で点火動作が行われる。
【００６８】
メインルーチンで演算される点火位置は、第１のパルス信号Ｖｓ１の発生位置（基準位置）から点火位置まで機関が回転するのに要する時間（点火位置計測時間）ΔＴの形で演算される。ＣＰＵ８は第１のパルス信号Ｖｓ１が発生したことを検出したときに演算した点火位置の計測値をマイクロコンピュータ内に設けられた点火用タイマにセットしてその計測を開始させ、点火用タイマが点火位置の計測を完了した時にポートＢ２  から点火指令信号を出力する。
【００６９】
図１の点火制御装置を用いた場合の点火位置θｉ  の回転速度Ｎに対する特性の一例を図３に示した。
【００７０】
上記の例では、バッテリ充電用発電コイルＷｇ  の出力の零クロス点を検出して位置検出信号を発生させるようにしたが、他の発電コイルの出力の零クロス点を検出して位置検出信号を発生させるようにしてもよい。
【００７１】
上記の例では、信号発電機３が第１の信号Ｖｐ１を発生する間隔から機関の回転速度Ｎを演算しているが、回転速度Ｎの演算を行うことなく、信号発電機３が出力する信号の発生間隔（機関が１回転するのに要する時間）Ｔｎそのものを機関の回転速度を与える変数として用いて、回転速度の判定や点火位置の演算などを行わせるようにしてもよい。
【００７２】
上記の説明では、点火回路１としてコンデンサ放電式の回路を用いるとしたが、電流遮断形の点火回路が用いられる場合にも本発明を適用することができる。
【００７３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、信号発生装置が遅角した位置で発生する第２のパルス信号と、内燃機関により駆動される磁石式交流発電機の出力の零クロス点を検出することにより発生させた位置検出信号とを用いて、機関の始動時及び低速時の点火位置を定めるようにした内燃機関用点火装置において、信号発生装置が第２のパルス信号を発生したときに位置検出信号が発生しているか否かを判定して、位置検出信号が発生していると判定されたときに内燃機関の点火動作を許可し、位置検出信号が発生していないと判定されたときに内燃機関の点火動作を禁止する第１の点火動作許否手段を設けたので、機関の始動時に機関が逆転するのを防ぐことができる。
【００７４】
また本発明においては、発電コイルが発生している電圧が一方の極性の半サイクルの電圧であるか他方の半サイクルの電圧であるかを一定の時間間隔で検出する発電コイル出力検出手段を設けるとともに、位置検出信号が発生する直前に発電コイル出力検出手段により検出された電圧が一方の極性の半サイクルの電圧であるときに内燃機関の点火を許可し、位置検出信号が発生する直前に発電コイル出力検出手段により検出された電圧が他方の極性の半サイクルの電圧であるときに内燃機関の点火動作を禁止する第２の点火動作許否手段を設けたので、機関が始動した後、回転速度が第１の設定値と第２の設定値との間にある状態で、何らかの原因で機関が逆転したときに、位置検出信号により点火が行なわれるのを阻止することができるため、機関が逆転したままで運転されるのを防止することができる。
【００７５】
このように、本発明によれば、機関の始動時及び低速回転時に機関が逆転するおそれをなくすことができるため、信号発生装置の構成を複雑にすることなく、機関の低速時の回転を安定にすることができるという特許文献１に示された点火装置の特長を活かしつつ、機関の始動時及び低速時の安全性を高めた点火装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる内燃機関用点火制御装置の構成例を示した回路図である。
【図２】図１の各部の電圧の波形図である。
【図３】図１の点火装置により得られる点火特性の一例を示した線図である。
【図４】図１の点火装置のＣＰＵが実行するプログラムのメインルーチンのアルゴリズムの一例を示したフローチャートである。
【図５】図１の点火装置において信号発生装置が第１のパルス信号を出力した時にＣＰＵが実行するプログラムの割込みルーチンのアルゴリズムの一例を示したフローチャートである。
【図６】図１の点火装置において信号発生装置が第２のパルス信号を出力した時にＣＰＵが実行するプログラムの割込みルーチンのアルゴリズムの一例を示したフローチャートである。
【図７】図１の点火装置において位置検出回路が位置検出信号を出力した時にＣＰＵが実行するプログラムの割込みルーチンのアルゴリズムの一例を示したフローチャートである。
【図８】図１の点火装置において、タイマが一定の時間を計測する毎に実行されるタイマ割込みルーチンのアルゴリズムの一例を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１…点火回路、２…磁石式交流発電機、３…信号発生装置、４…バッテリ、８…ＣＰＵ、９…第１の波形整形回路、１０…第２の波形整形回路、１１…位置検出回路、１２…始動時点火信号出力回路、１６…電圧検出回路、Ｗｇ  …発電コイル、Ｗｓ  …信号コイル。
【図１】
2004176658.tif 000003
【図２】
2004176658.tif 000004
【図３】
2004176658.tif 000005
【図４】
2004176658.tif 000006
【図５】
2004176658.tif 000007
【図６】
2004176658.tif 000008
【図７】
2004176658.tif 000009
【図８】
2004176658.tif 000010