JPH0759935B2 - 内燃機関点火装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、低速時において点火時期が可変でき、しか
も回転変動があつても、安定した点火時期が得られるよ
うにした内燃機関点火装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、内燃機関点火装置において、多気筒機関を低圧配
電方式にて点火する装置は、たとえば、特公昭59−2875
1号公報により開示されている。この公報では、各気筒
に対する点火位置に対応した複数個のパルス列よりなる
角位置信号を第１のパルス発生装置で発生し、第２のパ
ルス発生装置で機関の基準の角度位置で基準パルスを発
生し、第１のパルス発生装置から発生するパルス間隔が
所定時限以上になつたことを検出装置で検出し、この検
出装置の出力が発生されると、それ以後は第２のパルス
発生装置の出力パルスが発生されるまでの間、第１パル
ス発生装置の出力パルスの有無にかかわらず、第２のパ
ルス発生装置の出力でリセツトされ、第１のパルス発生
装置の出力をカウントするカウンタの計数機能を停止ま
たはリセツトさせる回路を設け、この回路によりカウン
タの制御を行つて、機関始動動作中断時、機関がある角
度逆転し、停止する場合に第１のパルス発生装置の出力
パルスの二重計数によるカウンタの誤計数にともなう誤
配電を防止するようにしたものである。

一方、従来、船外機用点火装置は、スロツトルと連動し
て信号コイルを機械的に動かして、点火時期を変えてい
た。低速のトローリング時は使用状況に応じて機関回転
数を変える必要があるが、従来の方式では、スロツトル
と信号コイルを連動させているリンク機構を調整して、
点火時期を変えて回転数を変えていた。

また、機械式を電気制御式に置換して、低速の点火時期
を演算により求め、この演算特性を切り換えて点火時期
を変える方法もある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、前述のスロツトルと連動して信号コイルを機械
的に動かす場合には、リンク機構の調整には、ドライ
バ，スパナなどの工具が必要であり、また、船外機カバ
ーを外さないと、リンク機構を調整できないため、機関
使用中に水上で行うことは難しいという欠点があつた。

また、上記演算式では、点火時期の切換えは、ロータリ
スイツチなどにより簡単にできるが、低速時は機関の回
転変動が大きく演算によつて得られた点火時期がふらつ
き、回転の安定性が悪いという欠点があつた。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、リンク機構の機械的調整が不要であるとともに、
点火時期は回転変動の影響を全く受けず、極めて安定
し、回転数の可変と点火時期の安定という、相反する要
求を満足できる内燃機関点火装置を得ることを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る内燃機関点火装置は、磁石発電機の基準
信号用ポールを検出して基準信号を発生する基準信号ピ
ツクアツプコイルと、この磁石発電機のギヤの位置に応
じた信号を発生するギヤ信号ピツクアツプコイルと、ク
ロックパルスを所定数計数するカウンタと、基準信号が
発生するとカウンタに計数許可信号を与えると共に、点
火信号が発生するとカウンタをリセットし基準信号が発
生するまでカウンタに計数禁止信号を与えるカウンタ制
御手段と、カウンタの出力を順次アナログ電圧に変換す
る手段と、可変基準電圧とアナログ電圧とを比較しアナ
ログ電圧が可変基準電圧以上になった時点を点火時期と
して点火コイルを付勢する点火信号を発生する点火信号
発生手段と、この点火信号に基づき所定のパルス幅のパ
ルスで点火コイルを付勢すると同時に、カウンタ制御手
段に点火信号を与える手段とを設けたものである。

〔作 用〕

この発明においては、基準信号ピツクアツプコイルが基
準信号を発生すると、カウンタに計数許可信号が与えら
れ、ギヤ信号ピツクアツプコイルで検出したギヤ信号を
カウンタでカウントして順次出力し、この出力をアナロ
グ電圧に変換し、このアナログ電圧が可変基準電圧以上
になると、一定時間幅のパルスを発生し、このパルスに
より点火コイルを付勢して、点火火花を発生すると同時
にこのパルスでカウンタをリセットし、このリセット状
態は次に基準信号が発生するまで持続する。

〔実施例〕

以下、この発明の内燃機関点火装置の実施例について図
面に基づき説明する。第１図はその一実施例の構成を示
すブロツク図である。この第１図において、１は発電コ
イル、２は基準信号ピツクアツプコイル、３はギヤ信号
ピツクアツプコイルである。

発電コイル１は第２図に示す磁石発電機４の発電コイル
である。この発電コイル１の一端はアースされ、他端は
ダイオードD1,コンデンサC1,点火コイル５の１次巻線51
を介してアースされ、点火コイル５の２次巻線52はプラ
グ６を介してアースされている。

また、ダイオードD1とコンデンサC1との接続点はサイリ
スタ７を介してアースされている。

磁石発電機４は第２図に示すように、ロータの所定位置
に基準信号用ポール4aが設けられているとともに、ギヤ
4bが外周面に形成されている。

基準信号用ポール4aが基準信号ピツクアツプコイル２に
対向すると、基準信号ピツクアツプコイル２がそれを検
出して基準信号（パルス）を発生するようになつてお
り、同様にして、ギヤ4bのそれぞれがギヤ信号ピツクア
ツプコイル３に対向するごとに、このギヤ信号ピツクア
ツプコイル３がそれを検出して、パルスを発生するよう
になつている。

基準信号ピツクアツプコイル２の一端はアースされ、他
端は進角演算回路８の入力端に接続されているととも
に、ダイオードD2および抵抗R1を介して、トランジスタ
Tr1のベースに接続されている。トランジスタTr1,Tr2の
コレクタはそれぞれ抵抗R2,R3を介して電源に接続され
ている。

両トランジスタTr1,Tr2のエミツタはアースされてい
る。トランジスタTr1のコレクタはトランジスタTr2のベ
ースに接続されている。トランジスタTr1,Tr2は波形整
形回路を構成するもので、トランジスタTr2のコレクタ
には、波形整形されたパルスが発生するようになつてい
る。

このトランジスタTr2のコレクタはカウンタ制御手段で
あるフリツプ・フロツプ回路（以下、FFという）のセツ
ト入力端Ｓに接続されている。FF9の出力端はカウン
タ10のリセツト入力端Ｒに接続されている。

カウンタ10は出力端Q1〜Q4を有し、出力端Q1〜Q4は抵抗
回路網によるはしご回路11の入力端に接続されている。
はしご回路11はデイジタル−アナログ変換器として使用
されているものである。

一方、上記ギヤ信号ピツクアツプコイル３の一端はアー
スされ、他端はコンパレータ12の非反転入力端（（＋）
入力端）に接続されている。コンパレータ12は波形整形
回路として使用されており、その反転入力端（（−）入
力端）はアースされている。コンパレータ12の出力端は
カウンタ10のクロツク入力端Ｃに接続されている。

また、上記はしご回路11の出力端はコンパレータ13の非
反転入力端に接続されている。コンパレータ13の反転入
力端は抵抗R4と可変抵抗VR1との接続点に接続され、可
変基準電圧Vrが印加されている。

この抵抗R4と可変抵抗VR1との直列回路は電源とアース
間に接続されている。この可変抵抗VR1と抵抗R4との接
続点に基準電圧Vrが発生するようになつている。この基
準電圧Vrは可変抵抗VR1を調節することにより、可変で
きるようになつている。

上記コンパレータ13の出力端はワンシヨツトフリツプ・
フロツプ回路14（以下、MFFという）の入力端に接続さ
れている。このMFF14の出力端はFF9のリセツト入力端Ｒ
に接続されているとともに、抵抗R5を介して、サイリス
タ７のゲートに接続されている。なお、この第１図の内
燃機関点火装置は、一般的なCDI点火に属するものであ
る。

コンパレータ13は、はしご回路11からのアナログ電圧と
可変基準電圧Vrとを比較し、アナログ電圧が可変基準電
圧Vr以上になった時点を点火時期として、サイリスタ７
をオンさせて点火コイル５を付勢するようになってい
る。したがって、コンパレータ13は、アナログ電圧と可
変基準電圧Vrとを比較しアナログ電圧が可変基準電圧Vr
以上になった時点を点火時期として点火コイル５を付勢
する点火信号を発生する点火信号発生手段を構成してい
る。

また、コンパレータ13の出力端子とサイリスタ７のゲー
トとの間に挿入されたMFF14は、コンパレータ13の出力
に基づき所定のパルス幅のパルスを生成する。MFF14
は、このパルスによりサイリスタ７をオンして点火コイ
ル５を付勢すると同時に、このパルスをFF9にも与える
ことによりFF9をリセットしてカウンタ10をリセットす
るようになっている。FF9は、このMFF14から出力される
パルスに基づきカウンタ10をリセットすると共に、次に
基準信号が発生するまでカウンタ10の計数動作を禁止す
る計数禁止信号を出力し続ける。したがって、MFF14
は、点火信号に基づき所定のパルス幅のパルスで上記点
火コイルを付勢すると同時に、上記カウンタ制御手段に
点火信号を与える手段を構成している。

次に、以上のように構成されたこの発明の内燃機関点火
装置の動作について説明する。磁石発電機４が回転する
ことにより、第３図（ａ）に示すように、基準信号ピツ
クアツプコイル２が基準信号用ポール4aを検出すると、
パルス信号を発生する。

このパルスのうち、（−）のパルスは進角演算回路８に
入力され、中，高速回転の点火時期となる。

また、基準信号ピツクアツプコイル２で出力される
（＋）のパルスはダイオードD2,抵抗R1を通してトラン
ジスタTr1のベースに加えられ、トランジスタTr1,Tr2に
より波形整形されて、第３図（ｂ）に示すようなパルス
がトランジスタTr2のコレクタに現われる。

このパルスはFF9のセツト入力端Ｓに加えられ、このFF9
がセツトされる。これにより、FF9の出力端には、第
３図（ｃ）のごとき出力がローレベルとなる。このロー
レベルの信号は、計数許可信号となる。この出力端が
ローレベルとなると、カウンタ10がリセツトされ、カウ
ント開始状態となる。

一方、ギヤ信号ピツクアツプコイル３は磁石発電機４の
ギヤ4bと対向するごとに、第３図（ｄ）に示すような鋸
歯状波を発生する。この鋸歯状波はコンパレータ12に加
えられ、そこで波形整形されて第３図（ｅ）に示すよう
なクロツクパルスとなる。

このクロツクパルスはカウンタ10のクロツク入力端Ｃに
加えられる。これにより、このクロツクパルスはFF9の
出力端がローレベルとなると同時にカウンタ10でカウ
ントされる。すなわち、カウンタ10は基準信号ピツクア
ツプコイル２で発生した基準信号が入ると同時にギヤ信
号のカウントをスタートする。

このクロツクパルスがカウンタ10でカウントされるにし
たがい、その出力端Q1〜Q4には、２進数でデイジタル出
力が現われる。このデイジタル出力をはしご回路11を通
すことにより、第３図（ｆ）に示すような段階状のアナ
ログ電圧に変換される。このはしご回路11はデイジタル
−アナログ変換に広く使用されているものである。

このはしご回路11を通して得られる段階状電圧は、コン
パレータ13の非反転入力端に加えられる。コンパレータ
13の反転入力端には、基準電圧Vr（第３図（ｆ））が印
加されている。

したがつて、階段状電圧はコンパレータ13で基準電圧Vr
と比較され、階段状電圧が基準電圧Vr以上になると、コ
ンパレータ13の出力は第３図（ｇ）に示すようなハイレ
ベルに転じ、このハイレベル電圧により、MFF14をセツ
トする。

このMFF14は一定幅Ｔのパルスを出力する（第３図
（ｈ））。この一定幅のパルスはサイリスタ７のゲート
に加えられ、サイリスタ７をトリガして、コンデンサC1
の充電電荷を放電させ、２次巻線52に高電圧を発生させ
て、プラグ６に火花放電を生じさせると同時に、FF9の
リセツト入力端ＲにもMFF14の出力が加えられる。

これにより、FF9がリセツトされ、FF9の出力端は第３
図（ｃ）に示すようにハイレベルとなり、カウンタ10は
リセツトされ、次のカウントに備える。なお、上記ハイ
レベルの信号は計数禁止信号となり、次に基準信号が発
生するまで持続する。

MFF14の働きにより、サイリスタ７のゲートに加えられ
るパルス幅は回転数に関係なく、常に一定となり、低速
時に長すぎ、高速時に短すぎるといつた過不足なく、安
定してサイリスタをトリガすることができる。また、こ
のパルスにより、FF9をリセツトすることにより、カウ
ンタ10をリセツトするので、カウンタリセツト用の信号
源を別に設ける必要がない。

ここで、MFF14がないと、第３図（ｇ）のコンパレータ1
3の出力のように、極めてパルス幅の狭いパルスが出て
くるので、これでは、サイリスタ７を充分にトリガでき
ない。

なお、コンパレータ13の反転入力端に加える基準電圧Vr
は可変抵抗VR1（ボリウム，ロータリスイツチで切り換
えてもよい）により可変する。この基準電圧Vrを可変す
ることにより、階段状電圧が基準電圧を越える時期が変
化するので、点火時期を変えられる。

また、カウンタ10がリセットされてコンパレータ13の出
力がオフとなり、MFF14による所定パルス幅Ｔが経過し
てサイリスタ７がオフされた後、発電コイル１からの電
圧信号によりコンデンサC1は再充電される。

したがって、所定パルス幅Ｔの立ち下がりによるサイリ
スタ７のオフタイミングは、コンデンサC1の再充電時期
よりも前に設定されなくてはならない。また、コンデン
サC1の放電時間を十分に確保するために、所定のパルス
幅は、コンデンサC1の再充電タイミングより手前の範囲
内のある程度の大きさに設定されることは言うまでもな
い。この場合、点火時期をいずれに設定するかというこ
ととは無関係に所定のパルス幅Ｔが一義的に設定される
ので、CDI動作の信頼性は著しく向上する。

このように、基準信号発生後からのカウンタ10のクロッ
クパルスカウント数に応じて点火時期を決定し、且つ、
所定のパルス幅だけ経過後にサイリスタ７をオフするこ
とにより、極低速時において回転変動によらない安定し
た点火制御を実現するとともに、高信頼性のCDI動作を
実現することができる。

ところで、極低速時における点火時期は、可変抵抗VR1
を介して運転者が任意に設定することができ、これによ
り、低速時の速度を選択することができる。つまり、第
３図から明らかなように、コンパレータ13の出力時期
（点火時期）は、選択された基準電圧Vrに応じて変化す
る。

もし、このとき、コンパレータ13の出力時期と同時にカ
ウンタ10がリセットされない場合を想定すると、基準電
圧Vrにより設定可能な最大遅角側の点火時期でもコンデ
ンサC1の放電時間が確保できるように、カウンタ10のリ
セット時期をクロックパルスに応じてさらに遅角側に設
定する方法が考えられる。

しかし、カウンタ10のリセット時期をクロックパルス数
で固定設定した場合、例えば、リセットパルス数を８個
とし、基準電圧Vrにより選択された点火時期パルス数が
２個とすると、カウンタ10がクロックパルスを２個計数
してから８個目のクロックパルスを計数するまでの間、
コンパレータ13の出力はＨレベルを示すことになる。

また、このように、２個目のクロックパルスを計数した
ときに点火時期を選択する場合は、例えば６個目のクロ
ックパルスを点火時期とした場合よりも進角側（機関出
力が大）にあり、低速時の基準電圧Vrの設定値の中でも
高速回転側にあり、機関の回転周期が短くなっているこ
とは明らかである。したがって、このような状態でクロ
ックパルスの２個目から８個目までサイリスタ７をオン
し続けることは、コンデンサC1の次の充電時間を十分に
確保することが困難になるおそれがある。

言い換えれば、低速運転時において点火時期を高速側に
設定した場合、上記のようなコンパレータ13のＨレベル
機関は、サイリスタ７を導通させるためのパルスとして
は必要以上に長いパルスとなり、逆にコンデンサC1を十
分に充電できなくなるおそれが生じる。

したがって、この不都合を防止するため、この発明にお
いては、前述したように、はしご回路11の出力信号が基
準電圧Vrを超えると同時に、FF9を介してカウンタ10を
リセットすると共にMFF14を立ち上げ、必要最小限の所
定パルス幅Ｔだけサイリスタ７に対するトリガ信号を与
える。

所定パルス幅Ｔは、サイリスタ７を導通してコンデンサ
C1を放電するのに十分な期間であり、また、MFF14の出
力は、一旦Ｌレベルに立ち下がると、コンパレータ13の
出力が既にＬレベルであるため再度Ｈレベルに立ち上が
ることはなく、次の点火時期までＬレベルを維持するこ
とになる。

さらに、この発明によれば、例えば、多数のギヤ4bのう
ちの１つが欠損してクロックパルスが部分的に欠落して
も、基準信号発生から所定数以下のクロックパルスをカ
ウントすればよいので、ほとんど影響を受けるおそれが
なく、信頼性を損なうおそれもない。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、基準信号ピツクアツプ
コイルが基準信号を検出すると、ギヤ信号ピツクアツプ
コイルで検出したギヤ信号をカウンタでカウントして、
カウンタから順次出力し、この出力をアナログ電圧に変
換した後可変基準電圧と比較し、基準電圧以上になると
所定幅のパルスを発生してこのパルスで点火コイルを付
勢すると同時にカウンタをリセツトするようにしたの
で、リンク機構調整が不要になるとともに、基準電圧を
一旦設定すれば、回転変動に全く影響を受けることがな
く、信頼性を損なうことなく点火時期の安定を実現した
内燃期間点火装置が得られる効果がある。

したがつて、基準電圧の可変と点火時期の安定という相
反する要求を満足するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の内燃機関点火装置の一実施例の回路
図、第２図は同上内燃機関点火装置における基準信号ピ
ツクアツプコイルとギヤツプ信号ピツクアツプコイルと
磁石発電機との位置関係を示す図、第３図は同上内燃機
関点火装置の動作を説明するためのタイムチヤートであ
る。 １……発電コイル、２……基準信号ピツクアツプコイ
ル、３……ギヤ信号ピツクアツプコイル、４……磁石発
電機、５……点火コイル、６……プラグ、７……サイリ
スタ、８……進角演算回路、９……フリツプ・フロツプ
回路、10……カウンタ、11……はしご回路、12,13……
コンパレータ、14……ワンシヨツトフリツプ・フロツプ
回路、VR1……可変抵抗。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−81236（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−152128（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−37268（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−20559（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−1843（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−85582（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−6883（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロータ部に基準信号用ポールおよびギヤを
   有する磁石発電機と、上記基準信号用ポールを検出する
   と基準信号を発生する基準信号ピックアップコイルと、
   上記ギヤの位置に対応してクロックパルスを得るギヤ信
   号ピックアップコイルと、上記クロックパルスを所定数
   計数するカウンタと、上記基準信号が発生すると上記カ
   ウンタに計数許可信号を与えると共に、点火信号が発生
   すると上記カウンタをリセットし上記基準信号が発生す
   るまで上記カウンタに計数禁止信号を与えるカウンタ制
   御手段と、上記カウンタの出力を順次アナログ電圧に変
   換する手段と、可変基準電圧と上記アナログ電圧とを比
   較し上記アナログ電圧が上記可変基準電圧以上になった
   時点を点火時期として点火コイルを付勢する点火信号を
   発生する点火信号発生手段と、この点火信号に基づき所
   定のパルス幅のパルスで上記点火コイルを付勢すると同
   時に、上記カウンタ制御手段に点火信号を与える手段と
   を備えてなる内燃機関点火装置。