(57)【要約】【課題】高価なレギュレータが用いられず、バッテリレスの場合であっても、レギュレータから過剰な電圧が入力されないようにすることができる内燃機関用点火装置を提供する。【解決手段】イグナイタ４０内に、レギュレータ２０にて生成された直流電圧が入力される電圧入力端子４０ａに電圧保持用コンデンサ４３を設ける。これにより、レギュレータ２０から電圧入力端子４０ａに入力される直流電圧を一定電圧分上昇させて保持する。これにより、レギュレータ２０において基準電圧が実質的に無くなってしまうことを防止し、エンジン回転数が上昇しても出力電圧が一定値となるようにする。【選択図】図１
2009270521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流発電機（１０）で生成された交流電圧がレギュレータ（２０）に入力され、前記レギュレータ（２０）によって前記交流電圧から直流電圧が生成され、前記直流電圧に基づいて点火コイル（５０）に通電を行うことにより内燃機関に燃焼を起こさせる内燃機関用点火装置であって、
前記レギュレータ（２０）にて生成された前記直流電圧が入力される電圧入力端子（４０ａ）と、
前記電圧入力端子（４０ａ）に接続され、前記電圧入力端子（４０ａ）から外部への電流の流れを阻止する逆流防止用ダイオード（４１）と、
前記逆流防止用ダイオード（４１）を経て入力された前記直流電圧に基づいて充電された充電電圧を前記点火コイル（５０）に供給する電圧供給用コンデンサ（４２）と、
前記電圧入力端子（４０ａ）に接続され、前記電圧入力端子（４０ａ）に入力される前記直流電圧を一定電圧分上昇させて保持する電圧保持用コンデンサ（４３）とを備えていることを特徴とする内燃機関用点火装置。
【請求項２】
交流発電機（１０）で生成された交流電圧がレギュレータ（２０）に入力され、前記レギュレータ（２０）によって前記交流電圧から直流電圧が生成され、前記直流電圧に基づいて点火コイル（５０）に通電を行うことにより内燃機関に燃焼を起こさせる内燃機関用点火装置であって、
前記レギュレータ（２０）にて生成された前記直流電圧が入力される電圧入力端子（４０ａ）と、
前記電圧入力端子（４０ａ）に接続され、前記電圧入力端子（４０ａ）から外部への電流の流れを阻止する逆流防止用ダイオード（４１）と、
前記逆流防止用ダイオード（４１）を経て入力された前記直流電圧に基づいて充電された充電電圧を前記点火コイル（５０）に供給する電圧供給用コンデンサ（４２）と、
前記レギュレータ（２０）と前記電圧供給用コンデンサ（４２）とを接続し、前記レギュレータ（２０）で生成される前記直流電圧を前記充電電圧分上昇させる電圧保持用配線（４９）とを備えていることを特徴とする内燃機関用点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レギュレータによって生成された直流電圧に基づいて点火コイルに通電を行うことにより内燃機関に燃焼を起こさせる内燃機関用点火装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、点火コイルへの通電を行うイグナイタを内蔵した内燃機関用点火装置が、例えば特許文献１で提案されている。イグナイタへの電源供給は、所定の閾値を超える交流電圧を入力すると該交流電圧に基づいて一定電圧を生成するレギュレータによって行われる。すなわち、磁石式発電機で発生した交流出力がレギュレータにて直流の点火コイル用イグナイタ電源に変換され、該電源がイグナイタの電源として用いられる。
【特許文献１】特開２００５−３２０９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、イグナイタに点火コイル用イグナイタ電源を供給するのはレギュレータであり、該レギュレータに接続されたバッテリの電圧変動が生じるとき、バッテリレスのとき、およびレギュレータの性能によって、点火コイル用イグナイタ電源が変動する。
【０００４】
バッテリレスとは、点火装置にバッテリ電圧が印加されない状態を指す。例えば、バッテリが盗難に遭い、車両から取り外された状態や、バッテリが車両から取り外されていないが、ヒューズが切れて点火装置にバッテリ電圧が印加されない状態等がバッテリレスに相当する。
【０００５】
そこで、内部に基準電圧を有し、該基準電圧に基づいて出力電圧を作り出す高価なレギュレータが用いられる場合では、エンジン回転が上昇したとき、バッテリの電圧変動、あるいはバッテリレスの場合にも、図５（ａ）に示されるように、レギュレータの出力電圧が出力電圧上限値以下になるように制御される。したがって、高価なレギュレータが用いられる場合、高回転で上昇する磁石式発電機の出力が制御されるため、イグナイタの内部素子に出力電圧上限値を超えた過剰な電圧が付与されることはなく、内部素子が保護される。
【０００６】
しかし、レギュレータのコストを押えるため、内部に基準電圧を持たない構成としてバッテリの電圧を基準電圧とする方式や、内部に基準電圧を持ってはいるがバッテリ電圧の依存度が高い方式のレギュレータが用いられる場合、レギュレータの基準電圧はバッテリ電圧に依存する。このような方式のレギュレータが採用される場合に、バッテリレスの状態になると基準電圧が実質的に無くなってしまう。
【０００７】
すなわち、バッテリレスの場合、レギュレータには所定の閾値を超える電圧が入力されず、磁石式発電機からパルス状の交流電圧のみが入力される。したがって、図５（ｂ）に示されるように、エンジン回転数の上昇と共にレギュレータの出力電圧も上昇し続ける。このように、高回転で上昇する磁石式発電機の出力が制御されないため、イグナイタの内部素子に出力電圧上限値を超えた過剰な電圧が付与されてしまい、イグナイタの内部素子が破損してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記点に鑑み、高価なレギュレータが用いられず、バッテリレスの場合であっても、レギュレータから過剰な電圧が入力されないようにすることができる内燃機関用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】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、交流発電機（１０）で生成された交流電圧がレギュレータ（２０）に入力され、レギュレータ（２０）によって交流電圧から直流電圧が生成され、直流電圧に基づいて点火コイル（５０）に通電を行うことにより内燃機関に燃焼を起こさせる内燃機関用点火装置であって、レギュレータ（２０）にて生成された直流電圧が入力される電圧入力端子（４０ａ）と、電圧入力端子（４０ａ）に接続され、電圧入力端子（４０ａ）から外部への電流の流れを阻止する逆流防止用ダイオード（４１）と、逆流防止用ダイオード（４１）を経て入力された直流電圧に基づいて充電された充電電圧を点火コイル（５０）に供給する電圧供給用コンデンサ（４２）と、電圧入力端子（４０ａ）に接続され、電圧入力端子（４０ａ）に入力される直流電圧を一定電圧分上昇させて保持する電圧保持用コンデンサ（４３）とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
これにより、高価なレギュレータ（２０）が用いられず、バッテリレスの状態であったとしても、電圧保持用コンデンサ（４３）によって電圧入力端子（４０ａ）の電位を一定電圧分上昇させて保持することができる。このため、レギュレータ（２０）において基準電圧が実質的に無くなってしまうことを防止することができ、レギュレータ（２０）が有する閾値を超えた電圧をレギュレータ（２０）に入力することができる。したがって、レギュレータ（２０）が閾値を超えた電圧入力端子（４０ａ）の電圧に基づいて一定の直流電圧を生成できるようにすることができ、バッテリレスの場合に過剰な電圧がレギュレータ（２０）から電圧入力端子（４０ａ）に入力されないようにすることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、交流発電機（１０）で生成された交流電圧がレギュレータ（２０）に入力され、レギュレータ（２０）によって交流電圧から直流電圧が生成され、直流電圧に基づいて点火コイル（５０）に通電を行うことにより内燃機関に燃焼を起こさせる内燃機関用点火装置であって、レギュレータ（２０）にて生成された直流電圧が入力される電圧入力端子（４０ａ）と、電圧入力端子（４０ａ）に接続され、電圧入力端子（４０ａ）から外部への電流の流れを阻止する逆流防止用ダイオード（４１）と、逆流防止用ダイオード（４１）を経て入力された直流電圧に基づいて充電された充電電圧を点火コイル（５０）に供給する電圧供給用コンデンサ（４２）と、レギュレータ（２０）と電圧供給用コンデンサ（４２）とを接続し、レギュレータ（２０）で生成される直流電圧を充電電圧分上昇させる電圧保持用配線（４９）とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
これにより、高価なレギュレータ（２０）が用いられず、バッテリレスの状態であったとしても、電圧保持用配線（４９）を介して電圧供給用コンデンサ（４２）に充電された充電電圧の電位をレギュレータ（２０）に入力することができる。したがって、請求項１に記載の発明と同様に、レギュレータ（２０）が有する閾値を超えた電圧をレギュレータ（２０）に入力することができ、レギュレータ（２０）にて一定の直流電圧を生成できるようにすることができる。このように、電圧保持用配線（４９）を用いることにより、バッテリレスの場合に過剰な電圧がレギュレータ（２０）から電圧入力端子（４０ａ）に入力されないようにすることができる。
【００１３】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１５】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。以下で示される内燃機関用点火装置は、例えば内燃機関に設置された点火コイルへの通電を制御するイグナイタとして用いられ、車載バッテリの有無に関わらず一定電圧をイグナイタに供給できるものである。また、点火装置は、例えば二輪用として用いられる。
【００１６】
図１は、本発明の第１実施形態に係る内燃機関用点火装置を備えた点火システムの全体構成図である。この図に示されるように、点火システムは、交流発電機１０、レギュレータ２０、バッテリ３０、メインスイッチ３１、ストップスイッチ３２、イグナイタ４０、点火コイル５０、および点火プラグ６０を備えている。
【００１７】
交流発電機１０は、マグネットとコイルとを備えて構成される磁石式発電機（ＡＣＧ）であり、エンジンによって駆動されると単相や三相の交流電圧を発生させるものである。交流発電機１０にて発生させられた交流電圧は、レギュレータ２０に入力される。
【００１８】
レギュレータ２０は、交流電圧から正側の電圧を生成するものである。レギュレータ２０は、自己の出力電圧に対する閾値を有しており、出力電圧が閾値を超えると交流発電機１０を経て入力される交流電圧やバッテリ３０から入力される電圧をこれらの電圧よりも低い直流電圧に変換する定電圧回路である。レギュレータ２０から出力される直流電圧は、各スイッチ３１、３２を介してイグナイタ４０に供給される。
【００１９】
バッテリ３０は、レギュレータ２０と各スイッチ３１、３２との間とグランド３３との間に接続され、レギュレータ２０や点火コイル５０に電圧を印加するための電圧源となるものである。図１では、レギュレータ２０にバッテリ３０が接続された状態になっているが、上述のように、バッテリレスの状態となる場合もある。
【００２０】
メインスイッチ３１およびストップスイッチ３２は、イグナイタ４０への電源供給を行うためのスイッチである。各スイッチ３１、３２が共にオンされると、レギュレータ２０からイグナイタ４０に直流電圧が入力される。
【００２１】
イグナイタ４０は、点火コイル５０に電流を流すことによって点火プラグ６０を点火させるものである。このイグナイタ４０は、電圧入力端子４０ａ、逆流防止用ダイオード４１、点火用端子４０ｂ、電圧供給用コンデンサ４２、電圧保持用コンデンサ４３、５Ｖ電源回路４４、５Ｖ電源保持用コンデンサ４５、波形整形回路４６、点火時期制御回路４７、およびスイッチング素子４８を備えている。
【００２２】
電圧入力端子４０ａは、レギュレータ２０にて生成された直流電圧が入力される端子である。各スイッチ３１、３２は、この電圧入力端子４０ａとレギュレータ２０との間に接続されている。
【００２３】
逆流防止用ダイオード４１は、電圧入力端子４０ａから外部への電流の流れを阻止するものである。この逆流防止用ダイオード４１のアノードは電圧入力端子４０ａに接続され、カソードは点火用端子４０ｂおよび５Ｖ電源回路４４に接続されている。
【００２４】
点火用端子４０ｂは、イグナイタ４０と点火コイル５０とを電気的に接続するための端子である。
【００２５】
電圧供給用コンデンサ４２は、逆流防止用ダイオード４１を経て入力された直流電圧に基づいて充電された充電電圧を点火コイル５０および５Ｖ電源回路４４に供給するものである。このため、電圧供給用コンデンサ４２は点火用端子４０ｂに接続されている。
【００２６】
電圧保持用コンデンサ４３は、電圧入力端子４０ａに入力される直流電圧を一定電圧分上昇させて保持するものである。この電圧保持用コンデンサ４３は、電圧入力端子４０ａに接続されている。つまり、逆流防止用ダイオード４１のアノードに接続されている。このような電圧保持用コンデンサ４３の容量は、例えば１００μＦ〜３３００μＦである。
【００２７】
５Ｖ電源回路４４は、電圧供給用コンデンサ４２に充電された充電電圧を５Ｖに変圧して波形整形回路４６と点火時期制御回路４７とに供給するイグナイタ４０の電源部である。また、５Ｖ電源保持用コンデンサ４５は、５Ｖ電源回路４４で変圧された電圧を充電して保持するものである。
【００２８】
波形整形回路４６は、交流発電機１０から入力されるパルス信号の波形整形を行う回路である。波形整形回路４６にて波形整形されたパルス信号は、点火時期制御回路４７に入力されて利用される。
【００２９】
点火時期制御回路４７は、波形整形回路４６から入力されるパルス信号を用いてスイッチング素子４８を駆動することで、点火コイル５０に電流を流し、点火プラグ６０を点火させる機能を有するものである。
【００３０】
スイッチング素子４８は、点火時期制御回路４７にて駆動されると、電圧供給用コンデンサ４２に充電された充電電圧に基づいて点火コイル５０に通電させるものである。スイッチング素子４８として、例えばパワーＭＯＳトランジスタが採用される。
【００３１】
点火コイル５０は、点火プラグ６０に当該点火プラグ６０を点火させる電流を流すものであり、一次側コイルと二次側コイルとで構成されている。一次側コイルに一次電流が流れ、当該一次電流に基づいて二次側コイルに二次電流が流れると、この二次電流によって点火プラグ６０にて放電が起こる。
【００３２】
点火プラグ６０は、上記点火コイル５０によって点火させられることで、エンジンの内燃機関に燃焼を起こさせるものである。以上が、本実施形態に係る点火システムの全体構成である。
【００３３】
次に、図１に示される点火システムにおけるイグナイタ４０の作動について説明する。本実施形態では、図２に示されるように、バッテリレス時に、エンジン回転数が１０００ｒｐｍ〜１００００ｒｐｍの範囲において出力電圧が４Ｖ以上変化するレギュレータ２０を用いることとする。
【００３４】
まず、バッテリ３０ありの場合の作動について説明する。ドライバによって各スイッチ３１、３２がオンされると、エンジンが始動し、交流発電機１０が回転する。また、交流発電機１０の回転に伴うパルス信号が波形整形回路４６に入力され、波形整形されて点火時期制御回路４７に入力される。
【００３５】
レギュレータ２０にはバッテリ３０から一定電圧が入力される。バッテリ３０の一定電圧はレギュレータ２０が有する閾値を超えるため、レギュレータ２０の出力電圧に上限が設定される。したがって、図２に示されるように、エンジン回転数が上昇しても出力電圧は一定値となる。
【００３６】
また、レギュレータ２０には、交流発電機１０から交流電圧が入力される。このため、レギュレータ２０では交流電圧が正側の電圧に変換され、イグナイタ４０の電圧入力端子４０ａに入力される。
【００３７】
電圧入力端子４０ａに入力された正側の電圧は電圧供給用コンデンサ４２に入力されて該電圧供給用コンデンサ４２が充電されると共に、５Ｖ電源回路４４に入力されて５Ｖに変圧され、波形整形回路４６および点火時期制御回路４７に入力される。
【００３８】
そして、点火時期制御回路４７によって、スイッチング素子４８が駆動されることで、電圧供給用コンデンサ４２に充電された充電電圧に基づく電流が点火用端子４０ｂから点火コイル５０の一次側に流れ、これに伴って二次側に電流が流れることで点火プラグ６０に放電が起こる。
【００３９】
次に、バッテリレスの場合について、図３を参照して説明する。図３は、電圧入力端子４０ａの電圧波形を示した図である。バッテリレスの場合、レギュレータ２０にはバッテリ３０から一定電圧が入力されなくなる。このため、上述のように、レギュレータ２０に入力される電圧はレギュレータ２０が有する閾値を超えず、レギュレータ２０の出力電圧に上限が設定されないため、図２に示されるように、エンジン回転数の上昇に伴って出力電圧も上昇する。
【００４０】
このようなバッテリレスの場合、上記のようにエンジンが始動すると、レギュレータ２０では、交流発電機１０から入力された交流電圧が直流電圧に変換されるものの、レギュレータ２０にバッテリ３０から一定電圧が入力されないため、図３に示されるパルス状の波形７１がレギュレータ２０から出力されることとなる。
【００４１】
しかしながら、本実施形態では、イグナイタ４０の電圧入力端子４０ａに電圧保持用コンデンサ４３が接続されている。そして、図３に示されるパルス状の波形７１が立ち上がってから立ち下がるまでの期間Ｔ１に電圧入力端子４０ａに入力された直流電圧によって電圧保持用コンデンサ４３が充電される。これにより、パルス状の波形７１が立ち下がり、電圧入力端子４０ａに直流電圧が入力されなくなっても、電圧入力端子４０ａの電位は図３に示される実線の波形７２のように電圧保持用コンデンサ４３によって一定電圧分上昇させられて保持されている。
【００４２】
パルス状の波形７１が立ち下がり、次に立ち上がるまでの期間Ｔ２では、電圧保持用コンデンサ４３に直流電圧が入力されないため、電圧保持用コンデンサ４３が放電されて電圧入力端子４０ａの電位は下がるが、該電位はレギュレータ２０が持つ閾値を超えるので、レギュレータ２０ではバッテリありの場合と同様に、レギュレータ２０の出力電圧に上限が設定され、エンジン回転数が上昇しても出力電圧が一定値とされる。
【００４３】
このように、バッテリレスの場合であっても、電圧入力端子４０ａの電位を電圧保持用コンデンサ４３によって一定電圧分上昇させることにより、電圧入力端子４０ａの電位がレギュレータ２０の閾値を超えるため、エンジン回転数が上昇してもレギュレータ２０から一定電圧が出力されるようになる。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態では、レギュレータ２０から直流電圧が入力されるイグナイタ４０の電圧入力端子４０ａに電圧保持用コンデンサ４３を接続したことが特徴となっている。これにより、バッテリレスの状態であったとしても、電圧保持用コンデンサ４３によって電圧入力端子４０ａの電位を一定電圧分上昇させて保持することができ、レギュレータ２０が閾値を超えた電圧入力端子４０ａの電圧に基づいて一定の直流電圧を生成できるようにすることができる。したがって、バッテリレスの場合に過剰な電圧がレギュレータ２０からイグナイタ４０に入力されないようにすることができ、イグナイタ４０内の素子が破壊されてしまうことを防止することができる。
【００４５】
また、電圧入力端子４０ａに電圧保持用コンデンサ４３を接続するのみで良いため、複雑な回路構成を取る必要がなく、イグナイタ４０とレギュレータ２０との間のハーネスが複雑化することもない。
【００４６】
さらに、電圧保持用コンデンサ４３はイグナイタ４０に内蔵されることになるため、温度変化による経年劣化を低減することもできる。
【００４７】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図４は、本実施形態に係る内燃機関用点火装置を備えた点火システムの全体構成図である。図４に示される点火システムは、図１に示されるものに対して、電圧保持用コンデンサ４３が除かれた構成になっている。
【００４８】
また、本実施形態では、イグナイタ４０は、点火用端子４０ｂとレギュレータ２０とを電気的に接続する電圧保持用配線４９を有している。この電圧保持用配線４９は、点火用端子４０ｂに接続されることで、レギュレータ２０と電圧供給用コンデンサ４２とを電気的に接続する役割を果たしている。電圧保持用配線４９は、いわゆるハーネスである。
【００４９】
このような構成によると、バッテリレスの場合であっても、電圧供給用コンデンサ４２に充電された充電電圧が点火用端子４０ｂおよび電圧保持用配線４９を介してレギュレータ２０に入力される。このため、レギュレータ２０で生成される正側の電圧を電圧供給用コンデンサ４２に充電された充電電圧分上昇させることができる。したがって、第１実施形態と同様に、電圧入力端子４０ａの電圧波形７２は、図３に示されるようにレギュレータ２０が持つ閾値を下回ることはなく、エンジン回転数が上昇してもレギュレータ２０からは一定電圧が出力されることとなる。
【００５０】
以上説明したように、レギュレータ２０から出力される正側の電圧を、電圧保持用配線４９を用いてイグナイタ４０内の電圧供給用コンデンサ４２に充電された充電電圧分上昇させることにより、バッテリレスの場合であって、エンジン回転数が上昇したとしても、レギュレータ２０にて一定の直流電圧を生成できるようにすることができ、ひいては過剰な電圧がレギュレータ２０から入力されないようにすることができる。
【００５１】
また、イグナイタ４０内に新たな回路を追加する必要がなく、点火用端子４０ｂとレギュレータ２０とを電圧保持用配線４９で接続するだけで済む。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る内燃機関用点火装置を備えた点火システムの全体構成図である。
【図２】バッテリありとバッテリレスの場合について、エンジン回転数とレギュレータ出力電圧との関係を示した図である。
【図３】電圧入力端子の電圧波形を示した図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る内燃機関用点火装置を備えた点火システムの全体構成図である。
【図５】課題を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０    交流発電機
２０    レギュレータ
４０ａ  電圧入力端子
４１    逆流防止用ダイオード
４２    電圧供給用コンデンサ
４３    電圧保持用コンデンサ
４９    電圧保持用配線
５０    点火コイル
【図１】
2009270521.tif 000003
【図２】
2009270521.tif 000004
【図３】
2009270521.tif 000005
【図４】
2009270521.tif 000006
【図５】
2009270521.tif 000007