JP2531189B2 - 内燃機関用点火装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関用点火装置に関するものであり、特
に点火コイルの通電が持続した場合は、所定期間だけ通
電させた後に強制的に遮断させるようにしたものであ
る。

〔従来の技術〕

従来、特開昭57−65867号公報に開示されるように、
点火コイルへの通電時間が所要の最適通電時間となるよ
うに、先に行われた制御結果をフィードバックして後続
の点火コイルへの通電制御を行うものが知られている。
さらにこの従来技術では、点火コイルへ通電開始してか
らの通電継続時間が所定時間以上になると点火コイルの
１次電流を強制的にしかも緩やかに遮断することで火花
発生を防止しながら回路保護を行い、しかも検出電流値
を強制的に大きく保持することで上記遮断状態を継続さ
せることが開示されている。

また、特開昭55−46030号公報には、点火コイルへ通
電開始してからの通電継続時間が所定時間以上になると
点火コイルの１次電流を強制的にしかも緩やかに遮断す
ることで火花発生を防止しながら回路保護を行うものが
開示されている。

また、特開昭55−25558号公報に開示されるように点
火コイルの１次電流の定電流制御の時間を示すコンデン
サの充電電圧をフィードバックすることでバッテリ電圧
の高低に関係なく点火コイルの１次電流が所定電流に達
している期間が一定の最適時間となるようフィードバッ
ク制御するものが知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような１次電流の強制的な遮断は、点火コイル
の１次電流を制御するパワートランジスタ等の半導体ス
イッチング素子を保護するために行われるため、通電継
続時間は素子が許容する範囲で可能な限り短く設定され
ることが望ましい。しかしながらその一方で低いクラン
キング回転数における始動性を確保するためには、内燃
機関の始動時のような極低回転時に正規の点火時期に達
する前に強制遮断が行われることがないようある程度の
長い時間に設定することが望まれる。

このように強制遮断までの時間は相反する条件を満足
する限られた範囲内で設定されるが、特開昭57−65867
号あるいは特開昭55−46030号に開示される従来技術で
は、点火コイルへの通電開始からの時間を計測している
ため、始動時の例えば20rpmといった低い回転数におい
ては正規の点火時期が到来する前に強制遮断が行われ、
始動のために高いクランキング回転数を必要とするとい
う問題点があった。

また、特開昭55−25558号公報に開示される従来技術
では、点火コイルの１次電流が遮断されると定電流制御
の時間に応じた電圧信号を発生するコンデンサが放電を
開始するため、フィードバックされる電圧信号が再び低
下し後続の通電時間を最適にできないという問題点があ
った。

さらに上記の従来技術で示された強制遮断が主として
エンスト次に起こることに鑑みると、上記従来技術の構
成ではエンスト後の再始動が良好に行われないおそれが
ある。例えば1000rpm程度の比較的高い回転数でエンス
トを発生し、強制遮断が行われた場合、後続の再始動時
には通電時間を短くしようとするフィードバック制御に
よって通電開始時期が遅くされるが、その通電開始時期
はエンスト直前の高回転状態での通電時間情報に基づい
て行われるため、エンジン回転数がエンスト時よりはる
かに低い例えば20rpmといった極低回軽で行われる再始
動に対しては通電開始時期が適切に設定されず、必要な
点火時期に必要な強さの点火火花が得られないという問
題点があった。

そこで本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、優れ
た始動性を実現するとともに、エンストなどによって点
火コイルの通電電流が強制遮断された場合にも、その直
後の再始動時に良好な始動性を確保することを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明は、 点火コイルの最適通電時間を求めて通電期間を示す点
火信号を発生する点火信号発生回路（１）と組み合わさ
れ前記点火コイルへの通電を制御する内燃機関用点火装
置において、 前記点火信号に応答して前記点火コイルへの通電を断
続するとともに、前記点火コイルへの通電電流を所定値
に制限する制御手段（３、４、５、７）と、 前記制御手段により前記点火コイルへの通電電流が所
定値に制限されていることを検出し、この電流制限状態
の継続期間を示すフィードバック信号を発生し、前記点
火信号発生回路にフィードバックするフィードバック信
号発生手段（８）と、 前記フィードバック信号に応答して時間計測を開始す
るとともに、前記点火信号に応答して時間計測をリセッ
トするよう構成されたタイマ手段であって、前記電流制
限状態が所定時間以上継続したことが判定されると前記
点火コイルへの通電電流を前記制御手段による電流制限
状態からさらに減少させて通電電流を遮断するととも
に、この通電遮断状態においても前記点火信号発生回路
への前記フィードバック信号の発生を継続させ、前記点
火信号の消失に応答して通電遮断状態を解除するととも
に、前記フィードバック信号を停止させるタイマ手段
（６）と を備えることを特徴とする内燃機関用点火装置という技
術的手段を採用する。

なお、前記制御手段は、 前記点火コイルへの通電電流を検出し、検出電流信号
を出力する検出回路（５）と、 この検出回路による検出電流値と所定値とを比較し、
検出電流値が所定値を越えるとき通電制限信号を出力す
る電流制御手段（７）とを備え、 前記フィードバック信号発生手段が前記電流制御手段
の通電制御信号に応答して前記フィードバック信号を出
力するとともに、前記タイマ手段が出力して前記電流制
御手段に入力される検出電流値を過大電流値として前記
フィードバック信号が所定時間以上継続したことが判定
された特に前記通電制限信号を継続して出力させるよう
に構成することができる。

なお、括弧内に付与した数字は、後述する実施例の対
応する構成の参照符号である。

なお、後述する実施例では、上の制御手段は点火コイ
ルへの通電電流を制御する半導体スイッチング素子とし
てのパワートランジスタ３と、このパワートランジスタ
３を駆動するドライブ回路４と、点火コイルへの通電電
流を検出する検出回路５と、この検出電流値と所定値と
を比較し、検出電流値が所定値を越えると電流制限信号
を出力する電流制御回路７とで構成され、ドライブ回路
４は点火信号発生回路としての点火信号回路１からの点
火信号と、電流制御回路７からの電流制限信号とに応答
してパワートランジスタ３を駆動している。

また、後述する実施例では、上記のタイマ手段はコン
デンサ611と、このコンデンサ611の充電電圧と所定値と
を比較して充電電圧が所定値を越えるときタイマ信号を
出力するコンパレータ612と、このコンパレータ612のタ
イマ信号を保持する保持回路605、606、609と、タイマ
信号に応じて電流検出回路５からの検出電流信号に過大
電流値に相当する信号を与える過大信号発生回路607、6
13と、電流制限期間検出回路８からのフィードバック信
号と点火信号回路１からの点火信号とによってコンデン
サ611の充放電を制御する充電制御回路610、601、608と
を有している。なお、後述する実施例では、充電制御回
路は点火信号回路１からの点火信号が１次電流の通電を
指示しており、しかも電流制限期間検出回路８からのフ
ィードバック信号が電流制限状態を示しているときにの
みコンデンサ611の充電を許容してタイマ回路の動作を
許容し、フィードバック信号が電流制限状態を示してい
ないとき、または点火信号が１次電流の通電を指示して
いない消失状態ときのいずれかによってコンデンサ611
を放電させてタイマ回路６からのタイマ信号の発生を解
除するよう構成されている。

〔作用および発明の効果〕

以上に述べた本発明の構成による作用を説明する。

点火信号に応答して点火コイルへの１次電流の通電が
開始されると、１次電流値は徐々に上昇し、やがて所定
値に達し電流制限状態となる。そして点火信号が消失す
ると点火コイルの１次電流が遮断され、点火コイルの２
次側に高電圧が出力される。このような１サイクルの点
火動作の中で、電流制限状態にある期間を示すフィード
バック信号が発生され、点火信号発生回路にフィードバ
ックされる。このフィードバック信号に基づいて点火信
号発生回路は次回の点火動作のための最適通電時間を求
め、次回の点火信号を発生することができる。

次に、エンスト等何らかの原因により点火信号が通電
を指示する状態のまま保持されると、点火コイルには電
流が通電されつづけることとなり、電流制限状態が継続
される。この電流制限状態の継続時間が所定時間以上継
続すると、タイマ手段は点火コイルへの通電電流を電流
制限状態からさらに減少させて遮断するとともに、フィ
ードバック信号の発生を継続させる。これにより、点火
コイルへの通電電流を点火信号によることなく強制的に
遮断した場合でも、点火信号が通電を指示しつづけてい
る状態であることをフィードバック信号によりフィード
バックすることができる。

その後、正常状態に復帰したり、再始動が試みられ
て、点火信号が通電を停止すべく消失すると、タマ回路
は通電遮断状態を解除するとともにフィードバック信号
の発生を停止させ、その後に続く点火信号による通電開
始に備える。

このような本発明によると、電流制限状態にある時間
が所定時間を越えると強制遮断が行われるため、例えば
バッテル電圧が低く、しかもクランキング回転数が低い
低温時の始動には、点火コイルの１次電流が所定値に到
達するまでの時間と、電流制限状態の継続時間を規定す
る所定時間との合計の経過後に強制遮断が行われるた
め、正規の点火時期が到来する前に強制遮断が行われる
回転数を低くすることができ、低いクランキング回転数
においても始動することができる。

しかも点火コイルへの通電電流を強制的に遮断した場
合にもフィードバック信号の発生を継続させているた
め、フィードバック信号が強制遮断を規定する時間で頭
打ちになることがなく、エンスト等の異常状態であるこ
とを示すことができ、例えば強制遮断状態下での点火動
作の停止による回転数低下に対応した通電開始時期を次
回に設定することが可能となる。

さらには、タイマ手段がフィードバック信号に応答し
て時間計測を開始するだけでなく、点火信号にも応答
し、点火信号の消失によって通電遮断状態を解除しフィ
ードバック信号の発生を停止させるように構成されてい
るため、正常状態への復帰、あるいはエンスト後の再始
動のためのクランキングによって速やかに通常動作に復
帰することができる。例えばエンスト後に一旦電源スイ
ッチを切ることなく、エンスト後に即座に再始動操作を
行うだけで再始動に移行することができ、フィードバッ
ク信号を継続して発生することによる再始動に適した通
電開始時期の設定と相まって優れた再始動性を得ること
ができる。

〔実施例〕

第１図に示す本発明の実施例について以下に説明す
る。

１は機関の回転と同期して点火コイル２の断続を制御
する信号を出力する点火信号回路であり、点火コイル２
の最適通電時間を電流制限時間のフィードバック制御に
より求め点火信号として出力する閉角度制御機能等を有
している。

２は点火コイル、３は点火コイル２の１次電流を断続
するパワートランジスタ、４は点火信号回路１からの点
火信号に応じてパワートランジスタ３を制御するための
ドライブ回路、５は点火コイル２の１次電流を検出する
電流検出回路、６はタイマ回路、７は電流検出回路５で
検出した電流値と基準電圧とを比較し、前記基準電圧で
決まる所定値に点火コイル２の１次電流値を制限するた
めの電流制御回路である。８は電流制御回路７の出力信
号により点火コイル２の１次電流が電流制限されている
期間を検出するための電流制限期間検出回路である。９
は定電圧電源の正極側に接続される端子、10はバッテリ
の正極側に接続される端子である。

ドライブ回路４は抵抗401〜404,トランジスタ405〜40
7で構成されている。

電流検出回路５は抵抗501〜505で構成されている。タ
イマ回路６は抵抗601〜607,トランジスタ608,609,ORゲ
ート610,コンデンサ611,コンパレータ612にて構成され
ている。

電流制御回路７は抵抗701〜703,トランジスタ704〜71
0,ダイオード711,712,コンデンサ713,電流源714〜716に
て構成されている。

電流制限期間検出回路８は抵抗801〜803,トランジス
タ804にて構成されている。

以下、第１図に示す実施例について作動を説明する。

第２図のＡからＨの波形は、第１図のＡ点からＨ点各
部の信号波形を示している。

点火信号回路１からの点火信号Ａ（第２図Ａ）が高レ
ベルでパワートランジスタ３はOFF、低レベルで基本的
にはパワートランジスタ３はONの作動となる。

第２図の時刻t1までの期間に示されるように、点火信
号Ａが高レベルであるとドライブ回路４のトランジスタ
405、407はON状態であり、パワートランジスタ３はOFF
状態となっており、点火コイル２の１次電流は流れな
い。また、タイマ回路６のORゲート610の出力は高レベ
ルとなり、トランジスタ608はONし、コンデンサ611に充
電されていた電荷は抵抗601を介して放電し、第１図Ｅ
点のコンデンサ充電電圧Ｅはほぼ0Vになる。

次に、第２図の時刻t1または時刻t4のように点火信号
Ａが高レベルから低レベルに切り替わると、ドライブ回
路４のトランジスタ405、407はOFFし、パワートランジ
スタ３はONし、点火コイル２の１次電流が流れる。この
１次電流は、電流検出回路５の抵抗501に電圧降下電圧
Ｂ（第２図Ｂ）を生じ、この電圧が検出されて検出信号
Ｈとして出力される。この信号Ｈは電流制御回路７のト
ランジスタ705のベースに印加されており、電流制御回
路７は信号Ｈと、抵抗701、702と図示しない内部定電圧
電源に接続されている端子９の電圧とによって決まる基
準電圧（第１図Ｃ点）とを比較する。

第２図の時刻t2またはt5のように１次電流値が基準電
圧に達すると、電流制御回路７ではトランジスタ706の
コレクタ電位が上昇し、トランジスタ710のエミッタ電
位が上昇する、この信号が電流制限信号としてドライブ
回路４に与えられ、ドライブ回路４のトランジスタ406
は導通方向に作動し、トランジスタ407も導通方向に作
動する。このトランジスタ407な導通方向への作動によ
りパワートランジスタ３のベース電流が減少し、点火コ
イル２の１次電流値を電流制御回路７にて決まる所定値
に制限する。このように点火コイルの１次電流の通電電
流を所定値に制限するために通電電流値に関するフィー
ドバックループが形成される。

この電流制限を開始すると電流制限期間検出回路８
は、電流制御回路７のトランジスタ710のエミッタ電位
を、抵抗801、802を介してトランジスタ804で検出して
おり、トランジスタ804はONする。この電流制限期間検
出回路８の出力信号Ｄは、電流制限時間を最適時間とす
るための電流制限時間に関するフィードバックループの
ためのフィードバック信号として点火信号回路１にフィ
ードバックされると共にタイマ回路６にも入力されてい
る。このため、タイマ回路６のORゲート610の出力は電
流制限が開始されると低レベルとなり、トランジスタ60
8はOFFする。従って、コンデンサ611は抵抗602を介して
充電を開始する。

機関が正常に作動している時はコンデンサ611の充電
電圧が基準電圧（第１図Ｆ点の電圧）に達する前に点火
信号Ａが高レベルに切り替わり、第２図の時刻t3に示さ
れるようにコンデンサ611の充電電圧はリセットされ
る。

しかし機関のストップ（エンスト）等何らかの異常に
より、点火信号Ａは第２図の時刻t4からt7の間のように
低レベルを持続することがあり得る。この場合、前述の
作動によりコンデンサ611は抵抗602を介して充電が持続
され、Ｆ点電圧まで充電されると第２図の時刻t6に示さ
れるようにコンパレータ612の出力であるタイマ出力Ｇ
は反転し高レベルに切り替わる。この信号は抵抗607と
ダイオード613とを介して電流制御回路７のトランイス
タ705のベースに印加される。このため、トランジスタ7
05のベース電圧はＣ点の基準電圧よりも高くなり、前述
の電流制限の動作原理にもとづきトランジスタ710が導
通方向に作動し、トランジスタ406、407も導通方向に作
動し、パワートランジスタ３のベース電圧を減少させ、
１次電流を減少すべく通電電流に関するフィードバック
ループが回る。このとき、トランジスタ705のベース電
位はコンパレータ612の高レベルの出力が印加されてい
ることにより、検出電流が大きい状態のまま変化しな
い。従って、前記トランジスタ710、406、407は完全な
導通状態になるまでフィードバックループにより移行す
る。従って、抵抗403を流れる電流はすべてトランジス
タ407を流れ、パワートランジスタ３のベース電圧は流
れず、パワートランジスタ３はOFF状態となり、点火コ
イル２の１次電流を遮断する。

この１次電流が遮断された状態においてはトランジス
タ710はON状態となっており、電流制限期間検出回路８
のトランジスタ804は実際には点火コイル２には通電さ
れていないにもかかわらずON状態を持続している。この
ため、１次電流が強制的な遮断された後もフィードバッ
ク信号Ｄが出力されつづけ、電流制限期間検出回路８に
より検出された電流制限時間として点火信号回路１に入
力される。そして、この点火信号回路１によって次回の
点火、たとえばエンスト後の再始動時の電流制限時間が
所定値になるように、第２図の時刻t7の次に出力される
点火信号Ａの立ち下がり時期（通電開始時期）がフィー
ドバック制御される。

なお、第２図の時刻t7は、再始動操作などによって内
燃機関がクランキングされ、再び点火信号Ａが変化した
時を示しており、点火信号ＡがORゲート610に入力され
ることによりタイマ回路６がリセットされ、すべての信
号が初期状態に戻される。このように点火信号Ａによっ
てリセット動作が成されるので、エンスト後に運転者は
キースイッチをIG位置からOFF位置に戻した後に再びIG
位置、スタータ位置へと操作することなく、エンスト時
のIG位置から直後スタータ位置へ操作するだけで再始動
を行うことができる。

なお、タイマ回路６の基準電圧（第１図Ｆ点の電圧）
はバッテリー電圧により可変又は切替ることにより、電
流制限開始から遮断までの時間にバッテリー電圧に依存
した特性を持たせることもできる。

また、抵抗602は電流源に起き換え可能であると共
に、バッテリー電圧に応じてコンデンサ611の充電特性
を変えても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す電気回路図、第２
図は第１図図示装置の作動説明に供する各部波形図であ
る。 １……点火信号回路,2……点火コイル,3……パワートラ
ンジスタ,4……ドライブ回路,5……電流検出回路,6……
タイマ回路,7……電流制御回路,8……電流制限期間検出
回路。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】点火コイルの最適通電時間を求めて通電期
   間を示す点火信号を発生する点火信号発生回路（１）と
   組み合わされ前記点火コイルへの通電を制御する内燃機
   関用点火装置において、 前記点火信号に応答して前記点火コイルへの通電を断続
   するとともに、前記点火コイルへの通電電流を所定値に
   制限する制御手段（３、４、５、７）と、 前記制御手段により前記点火コイルへの通電電流が所定
   値に制限されていることを検出し、この電流制限状態の
   継続期間を示すフィードバック信号を発生し、前記点火
   信号発生回路にフィードバックするフィードバック信号
   発生手段（８）と、 前記フィードバック信号に応答して時間計測を開始する
   とともに、前記点火信号に応答して時間計測をリセット
   するよう構成されたタイマ手段であって、前記電流制限
   状態が所定時間以上継続したことが判定されると前記点
   火コイルへの通電電流を前記制御手段による電流制限状
   態からさらに減少させて通電電流を遮断するとともに、
   この通電遮断状態においても前記点火信号発生回路への
   前記フィードバック信号の発生を継続させ、前記点火信
   号の消失に応答して通電遮断状態を解除するとともに、
   前記フィードバック信号を停止させるタイマ手段（６）
   と を備えることを特徴とする内燃機関用点火装置。
2. 【請求項２】前記制御手段は、 前記点火コイルへの通電電流を検出し、検出電流信号を
   出力する検出回路（５）と、 この検出回路による検出電流値と所定値とを比較し、検
   出電流値が所定値を越えるとき通電制限信号を出力する
   電流制御手段（７）とを備え、 前記フィードバック信号発生手段が前記電流制御手段の
   通電制限信号に応答して前記フィードバック信号を出力
   するとともに、前記タイマ手段が出力して前記電流制御
   手段に入力される検出電流値を過大電流値として前記フ
   ィードバック信号が所定時間以上継続したことが判定さ
   れた時に前記通電制限信号を継続して出力させることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内燃機関用点火
   装置。