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JP2803234B2 - 内燃機関の点火装置 - Google Patents

内燃機関の点火装置

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JP2803234B2
JP2803234B2 JP28269189A JP28269189A JP2803234B2 JP 2803234 B2 JP2803234 B2 JP 2803234B2 JP 28269189 A JP28269189 A JP 28269189A JP 28269189 A JP28269189 A JP 28269189A JP 2803234 B2 JP2803234 B2 JP 2803234B2
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JP
Japan
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ignition
current value
voltage
coil
capacitor
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JP28269189A
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謙 武藤
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Suzuki Motor Co Ltd
Original Assignee
Suzuki Motor Co Ltd
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Publication date
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  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関の点火装置に係り、とくに、スタ
ータモータによりCDIマグネトのロータを回転させる構
造の内燃機関の点火装置に関する。
〔従来の技術〕
この種の点火装置の従来例を第3図ないし第5図に示
す。この点火装置は、4サイクル単気筒エンジン用のも
のについて示したものである。
第3図において、クランクシャフト31の一端に、CDI
(コンデンサ放電式点火装置)のマグネトのロータ32が
装着され、ロータ32の一部に固定されたリラクタ33とこ
れに対応してエンジンケース40に設けられたピックアッ
プ35との間の間隔が、ロータ32の回転に伴い変化する
と、ピックアップコイル36の磁束に変化が起き、ピック
アップコイル36に電圧が誘起される。このピックアップ
コイル36に生じる電圧パルスを点火信号として、後述す
るようにして、ロータ32の1回転につき1回発火される
ようになっている。この第3図において、符号は34ほコ
ンデンサ充電コイルを示し、符号37はコネクティングロ
ッドを示す。
第4図は、この点火装置の回路図を簡略化して示した
ものである。
この点火装置は、CDIマグネトのロータ32と、このロ
ータ32の回転により電圧パルスを発生するピックアップ
コイル36と、ロータ32の回転により発生する起電力によ
りCDIユニット50のコンデンサ41を充電するコンデンサ
充電コイル34と、ピックアップコイル36で発生する電圧
パルスを点火信号として検出し,コンデンサ41を瞬時に
放電せしめてイグニションコイル42の二次側に高電圧を
発生させるCDIユニット50と、一次コイル42a及び二次コ
イル42bから成るイグニションコイル42と、点火プラグ4
3とを備えている。この内、CDIユニット50は、コンデン
サ充電コイル34で発生する交流を整流するダイオード44
と、このダイオード44に一端が接続され,他端がイグニ
ション一次コイル42aを介してアースされたコンデンサ4
1と、ダイオード44とコンデンサ41との間にそのアノー
ド側が接続され,カソード側がアースされた点火信号検
出手段としてのサイリスタ45と、このサイリスタ45のゲ
ートとピックアップコイル36との間に介装された波形整
形回路46とにより構成されている。この波形整形回路46
は、ピックアップコイル36からの出力を方形波パルスに
整形し点火信号として出力するものである。
第5図は、スタータ部の回路構成を示すものである。
エンジン始動時に、スタータスイッチ51を「ON(オ
ン)」すると、リレー52の接点が閉成し、バッテリ54→
リレー52→スタータモータ53→バッテリ54から成る閉回
路で形成されるので、スタータモータ53にバッテリ電流
が供給され当該スタータモータ53が回転する。このた
め、マグネトのロータ32が回転してバッテリ充電コイル
34に交流が発生し、この交流がダイオード44により整流
されて後、コンデンサ41が充電される。
一方、ロータ32の回転により前述したようにしてロー
タ1回転につき1回の電圧がピックアップコイル36に誘
起され、この電圧パルスが波形整形回路46により方形波
パルスに整形され、点火信号としてサイリスタ45のゲー
トに入力される。これにより、サイリスタ45のカソード
とアノードが導通し、コンデンサ41がサイリスタ45とイ
グニションコイル42の一次側を通して放電する。この一
次コイル42aの急激な電流変化によって二次コイル42bに
立ち上がりの早い高電圧が誘起される。この高電圧によ
って、点火プラグ43の電極間に電気火花が飛び発火が行
われる。
放電が終わるとサイリスタ45は遮断状態となり、コン
デンサ41は再び充電される。この充放電は極めて短時間
に行われる。
第6図に、スタータモータ53始動時の第4図のA点,B
点の電圧及びモータ電流IMを示す。
A点の電圧は、一般にコンデンサ電圧VCと呼ばれるも
ので発生二次電圧はこのコンデンサ電圧VCに正比例す
る。
この図に示すように、ピックアップコイル36からの信
号(B点の電圧パルス)は毎回転ごとに発生し、この結
果サイリスタ45は毎回「ON」し、コンデンサ41に溜まっ
た電荷を毎回放電する。VCが急激に零(0)になった所
が発火瞬時である。
スタータモータのモータ電流IMから明らかなように、
同図に示すC点はシリンダ内の圧力がかかっていない排
気上死点付近での発火であり、D点は圧縮上死点付近の
発火である。実際に、着火に寄与するのは、D点の発火
であり、C点は所謂無駄火というものである。これは、
4サイクル内燃機関にあっては、吸入・圧縮・爆発・排
気の4行程をマグネトのロータ32(即ち、クランクシャ
フト)が2回転する間に行うことによる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来例においては、マグネトのロータの2回
転に1回無駄火が発生し、しかもこの場合のコンデンサ
電圧VCが正規火花の場合のコンデンサ電圧VCより高くな
っている。(上の例では、150〔V〕に対し190〔V〕に
なっている。)このため、スタータモータ(セルモー
タ)による低温始動時にバッテリの能力が低下してクラ
ンキング回転数が低くなることがあるが、かかる場合
に、コンデンサ充電コイルに発生する電圧が低く、結果
的にイグニション二次コイルに発生する電圧が不十分な
場合があった。これを解決するための手法として、次の
ような方法が考えられる。即ち、 CDIマグネトを大型化し低回転でも十分な電圧を確保
する方法。
バッテリを大型化し、クランキング回転数を増加(U
P)させる方法。
スタータモータを大型化し、クランキング回転数を増
加させる方法。
上記ないしを組み合わせる方法。
等である。
しかしながら、上記の何れの場合にあっても、コス
ト,重量の増加及びスペース効率の低下を来すという不
都合があった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、かかる従来例の有する不都合を改善
し、とくに、CDIマグネト,スタータモータ,バッテリ
等を大型化することなく、スタータモータ始動時に十分
なイグニション二次電圧を発生させることが可能な内燃
機関の点火装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明では、エンジン始動時にスタータモータの回転
により駆動されるCDIマグネトのロータと、このロータ
の回転により電圧パルスを発生するピックアップコイル
と、前記ロータの回転により発生する起電力によりコン
デンサを充電するコンデンサ充電コイルと、前記ピック
アップコイルで発生する電圧パルスを点火信号として検
出し,前記コンデンサを瞬時に放電せしめてイグニショ
ンコイルの二次側に高電圧を発生させる点火信号検出手
段とを備えた内燃機関の点火装置において、スタータモ
ータに流れるモータ電流値を検出し、当該モータ電流値
が、排気上死点時の電流値より小さい第1の設定電流値
以下の場合,および排気上死点時の電流値より大きく且
つ圧縮上死点時の電流値より小さい第2の設定電流値を
超えた場合に、電圧パルスに基づいて点火信号を点火信
号検出手段に送出する制御部を、ピックアップコイルと
点火信号検出手段との間に介装するという構成を採って
いる。これによって、前述した目的を達成しようとする
ものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図ないし第2図に基づ
いて説明する。
ここで、前述した従来例と同一の構成部分については
同一の符号を用いるものとする。
この第1図に示す実施例は、CDIマグネトのロータ32
と、このロータ32の回転により電圧パルスを発生するピ
ックアップコイル36と、ロータ32の回転により発生する
起電力によりCDIユニット1のコンデンサ41を充電する
コンデンサ充電コイル34と、後述する制御部としての制
御回路から出力される点火信号を検出し,コンデンサ41
を瞬時に放電せしめてイグニションコイル42の二次側に
高電圧を発生させるCDIユニット1と、一次コイル42a及
び二次コイル42bから成るイグニションコイル42と、点
火プラグ43とを備えている。
前記CDIユニット1は、コンデンサ充電コイル34で発
生する交流を整流するダイオード44と、このダイオード
44に一端が接続され,他端がイグニション一次コイル42
aを介してアースされたコンデンサ41と、ダイオード44
とコンデンサ41との間にそのアノード側が接続され,カ
ソード側がアースされた点火信号検出手段としてのサイ
リスタ45と、このサイリスタ45のゲートとピックアップ
コイル36との間に介装された制御回路2とを備えてい
る。
この制御回路2は、具体的には、ピックアップコイル
36にそのエミッタが接続されるとともにコレクタがサイ
リスタ45のゲートに接続されたPNPトランジスタ3と、
このPNPトランジスタ3のベースにそれぞれ接続された
第1のモータ電流検出回路5と第2のモータ電流検出回
路6とを備えて構成されている。
これを更に詳述すると、第1のモータ電流検出回路5
は、そのコレクタ側がPNPトランジスタ3のゲートに接
続されるとともに、エミッタ側がアースされた(所謂エ
ミッタ接地)NPNトランジスタ4と、このNPNトランジス
タ4のベースに抵抗7を介してそのコレクタが接続され
た別のエミッタ接地のNPNトランジスタ8と、このNPNト
ランジスタ8のベースにそのアノード側が接続されたツ
ェナーダイオード9とを備えている。このツェナーダイ
オード9のカソード側は、分圧抵抗10を介してスタータ
モータ53とシャント抵抗14との間に接続されている。分
圧抵抗10とツェナーダイオード9との接続点には分圧抵
抗11の一端が接続され、この分圧抵抗11の他端側はアー
スされている。NPNトランジスタ4のベースに接続され
た前述した抵抗7には別の抵抗15を介してバッテリ54の
プラス側が接続されている。このため、NPNトランジス
タ8が非導通の場合には抵抗15,7を介してNPNトランジ
スタ4にベース電流が流れるようになっている。
前記第2のモータ電流検出回路6は、そのコレクタ側
がPNPトランジスタ3のゲートに接続されたエミッタ接
地のNPNトランジスタ16と、このNPNトランジスタ16のゲ
ートにそのアノード側が接続されたツェナーダイオード
17とを備えている。このツェナーダイオード17のカソー
ド側は、分圧抵抗18を介して分圧抵抗10のスタータモー
タ53側に接続されている。分圧抵抗18とツェナーダイオ
ード17との接続点には分圧抵抗19の一端が接続され、こ
の分圧抵抗19の他端側はアースされている。
このように構成された第1及び第2の電流検出回路5,
6は、シャント抵抗14により検出されたスタータモータ5
3に流れるモータ電流IMに比例する電圧を分圧抵抗10,11
及び18,19により分圧し、この分圧電圧値によりモータ
電流IMを検出する回路である。すなわち、これらの分圧
電圧値がツェナーダイオード9,17のツェナー電圧を超え
た場合にのみ、各ツェナーダイオード9,17に電流が流
れ、NPNトランジスタ8,16のベースにベース電流が流れ
て当該NPNトランジスタ8,16が導通するようになってい
る。
本実施例では、ツェナーダイオード9のツェナー電圧
は、スタータモータ53のモータ電流IMが第2図に示す無
負荷時の電流値20〔A〕より高く排気上死点時の電流値
45〔A〕より低い第1の設定電流値I1(ここでは、I1
30〔A〕とする)に対応する電圧に設定されている。ま
た、ツェナーダイオード17のツェナー電圧は、モータ電
流IMが排気上死点時の電流値45〔A〕より高く且つ圧縮
上死点時の電流値125〔A〕より低い第2の設定電流値I
2(ここでは、I2=75〔A〕とする)に対応する電圧に
設定されている。従って、モータ電流IMがI1を超えると
ツェナーダイオード9に電流が流れ、NPNトランジスタ
8が導通する。このため、NPNトランジスタ4にベース
電流が流れなくなって、当該NPNトランジスタ4が非導
通状態となり、PNPトランジスタ3が「OFF」となる。こ
れがため、サイリスタのゲートに点火信号が送出されな
くなる。一方、モータ電流IMがI1より小さい場合には、
ツェナーダイオード9が「OFF」状態でNPNトランジスタ
8が導通しない。このため、前述したようにNPNトラン
ジスタ4にベース電流が流れ、当該NPNトランジスタ4
が導通する。これがため、PNPトランジスタ3がピック
アップコイル36から出力される電圧パルスを受けて「O
N」となり、この電圧パルスに基づきサイリスタ45のゲ
ートに点火信号が送出される。このように、第1の電流
検出回路5は、モータ電流IMがI1より低い場合に、PNP
トランジスタ3を「ON」させて点火可能とする回路であ
る。
また、モータ電流IMがI2を超えるとツェナーダイオー
ド17に電流が流れ、NPNトランジスタ16が導通する。こ
のため、PNPトランジスタ3がピックアップコイル36か
ら出力される電圧パルスを受けて「ON」となり、サイリ
スタ45のゲートに点火信号が送出される。このように、
第2の電流検出回路6は、モータ電流IMがI2より大きい
場合に、PNPトランジスタ3を「ON」させて点火可能と
する回路である。
その他の構成は、前述した従来例と同一になってい
る。
次に、上記実施例の作用・動作を説明する。
エンジン始動時に、スタータスイッチ54を「ON」する
と、リレー52の接点が閉成し、前述した従来例と同様
に、スタータモータ53にバッテリ54からバッテリ電流が
供給され当該スタータモータ53が回転する。このため、
マグネトのロータ32が回転してバッテリ充電コイル34に
交流が発生し、この交流がダイオード44により整流され
て後、コンデンサ41が充電される。
一方、ロータ32の回転により前述したようにしてロー
タ1回転につき1回の電圧がピックアップコイル36に誘
起され、この電圧パルスが制御回路2に送出される。し
かし、従来例と異なり、本実施例では、制御回路2の第
1の電流検出回路5を構成するツェナーダイオード9が
非導通であるか、第2のモータ電流検出回路6を構成す
るツェナーダイオード17が導通するかしなければPNPト
ランジスタ3が導通しないため、サイリスタ45のゲート
に点火信号が出力されない。
従って、モータ電流IMが第1の設定電流値I1である30
〔A〕を超え第2の設定電流値I2以下である75〔A〕以
下である排気上死点時(この場合のIMは45〔A〕であ
る。)には、サイリスタ45のゲートに点火信号が送出さ
れず、第2図に示すように、モータ電流IMが75〔A〕を
超えピークに達する圧縮上死点付近でのみ点火信号がサ
イリスタ45のゲートに入力される。このとき、サイリス
タ45のカソードとアノードが導通し、コンデンサ41がサ
イリスタ45とイグニションコイル42の一次コイル42aを
通して放電し、従来例と同様にして二次コイル42bに立
ち上がりの早い高電圧が誘起される。この高電圧によっ
て、点火プラグ43の電極間に電気火花が飛び花火が行わ
れる。放電が終わるとサイリスタ45は遮断状態となり、
コンデンサ41は再び充電される。
第2図は、この場合における第1図のA点,B点の電圧
及びモータ電流IMを示すものである。
この第2図から明らかなように、本実施例では、排気
上死点付近で発火がおこなわれないので、圧縮上死点付
近での発火の際に、コンデンサ電圧VCの低下を来すこと
がない。即ち、この場合、コンデンサ電圧VCは190
〔V〕を維持している。このため、従来例と異なり、ス
タータモータによる低温始動時にあっても、十分なイグ
ニション二次電圧を確保することができる。
この一方、エンジンが完全に始動しエンジン自体が回
転を始めるとスタータスイッチが「OFF」され、モータ
電流IMは明らかに30〔A〕以下となるため、第1のモー
タ電流検出回路5を構成するツェナーダイオード9が非
導通状態となり、NPNトランジスタ7にベース電流が流
れるため当該NPNトランジスタ7が導通状態となる。こ
のため、PNPトランジスタ3が「ON」して、結果的に制
御回路2がピックアップコイル36からパルス電圧を受け
る度に、点火信号をサイリスタ45のゲートに送出する。
このため、従来と同様の点火制御が行われる。
〔発明の効果〕
本発明は、以上のように構成され機能するので、これ
によると、制御部が、スタータモータに流れるモータ電
流値を検出し、当該モータ電流値が、排気上死点時の電
流値より小さい第1の設定電流値以下の場合,および排
気上死点時の電流値より大きく且つ圧縮上死点時の電流
値より小さい第2の設定電流値を超えた場合に、ピック
アップコイルで発生した電圧パルスを受けて点火信号を
点火信号検出手段に対し送出する。換言すれば、第1の
設定電流値を超え且つ第2の設定電流値以下の場合に
は、制御部が点火信号検出手段に点火信号を送出しな
い。このため、排気上死点付近で発火が行われるのを阻
止することができ、この時のコンデンサの放電を回避す
ることができる。これにより、モータ電流値がピークに
達する圧縮上死点付近でのみ発火を行わせることがで
き、しかもコンデンサ電圧を高い値に維持できるので、
十分なイグニション二次電圧を確保せしめることができ
る。これがため、制御部を,例えば,上記実施例のよう
に簡単な回路により構成するだけで、CDIマグネト,ス
タータモータ,バッテリ等を大型化させることなく、エ
ンジン始動時に十分なイグニション二次電圧を発生させ
ることができるという従来にない優れた内燃機関の点火
装置を提供することができる。
尚、上記実施例においては、4サイクルエンジンの1
回転1発火方式を例にとって説明したが、本発明は2サ
イクルエンジンの1回転2発火方式においても、同様に
適用可能である。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例の構成を示す回路図、第2図
は第1図の実施例におけるエンジン始動時のA点,B点の
電圧及びモータ電流IMの関係を示す線図、第3図は従来
の点火装置のCDIマグネトの構成を概略的に示す断面
図、第4図は従来の点火装置の回路図、第5図は第4図
の従来例のスタータ部の構成を示す回路図、第6図は第
4図のA点,B点の電圧及びモータ電流IMの関係を示す線
図である。 2……制御部としての制御回路、32……ロータ、34……
コンデンサ充電コイル、36……ピックアップコイル、41
……コンデンサ、42……イグニションコイル、45……点
火信号検出手段としてのサイリスタ、53……スタータモ
ータ。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジン始動時にスタータモータの回転に
    より駆動されるCDIマグネトのロータと、このロータの
    回転により電圧パルスを発生するピックアップコイル
    と、前記ロータの回転により発生する起電力によりコン
    デンサを充電するコンデンサ充電コイルと、前記ピック
    アップコイルで発生する電圧パルスを点火信号として検
    出し,前記コンデンサを瞬時に放電せしめてイグニショ
    ンコイルの二次側に高電圧を発生させる点火信号検出手
    段とを備えた内燃機関の点火装置において、 前記スタータモータに流れるモータ電流値を検出し、当
    該モータ電流値が、排気上死点時の電流値より小さい第
    1の設定電流値以下の場合,および前記排気上死点時の
    電流値より大きく且つ圧縮上死点時の電流値より小さい
    第2の設定電流値を超えた場合に、前記電圧パルスに基
    づいて点火信号を前記点火信号検出手段に送出する制御
    部を、前記ピックアップコイルと点火信号検出手段との
    間に介装したことを特徴とする内燃機関の点火装置。
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