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JP2811791B2 - Self-excited oscillation contactless ignition device for internal combustion engines - Google Patents
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JP2811791B2 - Self-excited oscillation contactless ignition device for internal combustion engines - Google Patents

Self-excited oscillation contactless ignition device for internal combustion engines

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JP2811791B2
JP2811791B2 JP1222729A JP22272989A JP2811791B2 JP 2811791 B2 JP2811791 B2 JP 2811791B2 JP 1222729 A JP1222729 A JP 1222729A JP 22272989 A JP22272989 A JP 22272989A JP 2811791 B2 JP2811791 B2 JP 2811791B2
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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のコンデンサ放電型無接点点火装
置の改良に関し、特にDC−DCコンバータのトランスの1
次電流のオン・オフを繰り返してコンデンサを充電する
自励発振方式の無接点点火装置の1次電流を定電流遮断
することによりコンバータのエネルギ変換効率を向上す
ると共に設計自由度も大きく出来る構成の点火装置に関
する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of a capacitor discharge type non-contact ignition device for an internal combustion engine, and more particularly to a transformer of a DC-DC converter.
A self-excited oscillation type non-contact ignition device that charges the capacitor by repeatedly turning on and off the secondary current, cuts off the primary current at a constant current, thereby improving the energy conversion efficiency of the converter and increasing the design flexibility. It relates to an ignition device.

従来技術 トランスの1次コイルに流れる電流を断続して2次コ
イルに昇圧電圧を発生して、DC電源を昇圧して点火用主
放電コンデンサを充電するDC−DCコンバータを用いる内
燃機関用無接点点火装置には、例えば特開昭61−85577
号公報に開示される構成がある。第6図はこの特開昭に
よる構成を示し、エンジン回転速度を検出する電磁ピツ
クアツプMPUの1サイクル毎の出力に応答してDC−DCコ
ンバータのトランスの1次コイルに所定の大きさの1次
電流を流すことにより、2次側に発生する昇圧電圧で主
放電コンデンサ12を充電し、同コンデンサと直並列に点
火コイル10の1次コイル10a及びサイリスタ11を接続し
てMPUの各出力に応答してサイリスタゲートを駆動して
サイリスタを導通することにより、コンデンサの充電電
圧を放電させて点火コイルを駆動する。MPUの各1サイ
クルの出力毎に主放電コンデンサの充放電が行なわれる
構成においては点火コイルのコネクタはずれやサイリス
タの導通不良等が発生すると、放電コンデンサが放電し
ない状態で次のサイクルの充電が行なわれることにな
り、許容電圧を越える過充電状態を生じて回路素子の破
壊を生じるという問題があり、この特開昭の発明はこの
問題を回避することを目的としており、過電圧防止回路
20を設けて主放電コンデンサ12の充電電圧を監視するこ
とにより、充電電圧が所定電圧VA以上に充電されないよ
うにトランス2の1次電流の導通遮断を制御している。
即ち正常動作時においては、トランス2の1次コイルに
直列接続されたトランジスタ3に流れる1次電流I1を抵
抗7、比較器8により検出して所定の大きさの1次電流
が流れた時点で(MPUの出力によりセツト状態にある)R
Sフリツプフロツプ5をリセツトしてトランジスタ3を
遮断状態にする。この所定の大きさの1次電流により主
放電コンデンサ12には定格電圧VCが充電されるように設
計される。他方で主放電コンデンサやサイリスタの破壊
を回避出来る許容電圧をVDとするとき、VA 2<VD 2−VC 2
で与えられる所定電圧VAを過電圧防止回路20が検出する
とトランジスタ3のベースを接地して同トランジスタを
遮断して、主放電コンデンサへの充電を阻止する。換言
すれば、過充電を防止するために1次電流I1を検出して
所定の大きさに押えている。
2. Description of the Related Art A non-contact for an internal combustion engine using a DC-DC converter that generates a boosted voltage in a secondary coil by intermitting a current flowing through a primary coil of a transformer, boosts a DC power supply, and charges a main discharge capacitor for ignition. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-85577 discloses an ignition device.
There is a configuration disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. H10-26095. FIG. 6 shows a configuration according to this Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. HEI 9-120, in which a primary coil of a predetermined size is added to a primary coil of a transformer of a DC-DC converter in response to an output of each cycle of an electromagnetic pickup MPU for detecting an engine rotation speed. By supplying current, the main discharge capacitor 12 is charged with the boost voltage generated on the secondary side, and the primary coil 10a of the ignition coil 10 and the thyristor 11 are connected in series and parallel with the capacitor to respond to each output of the MPU. Then, the thyristor gate is driven to conduct the thyristor, thereby discharging the charge voltage of the capacitor and driving the ignition coil. In the configuration in which the main discharge capacitor is charged / discharged for each output of each cycle of the MPU, if the ignition coil connector is disconnected or thyristor conduction failure occurs, the next cycle of charging is performed without discharging the discharge capacitor. Therefore, there is a problem that an overcharge state exceeding an allowable voltage is caused to cause a destruction of circuit elements.
20 is provided to monitor the charging voltage of the main discharge capacitor 12, thereby controlling the conduction and interruption of the primary current of the transformer 2 so that the charging voltage is not charged to a predetermined voltage VA or more.
That is, during normal operation, the primary current I 1 flowing through the transistor 3 connected in series to the primary coil of the transformer 2 is detected by the resistor 7 and the comparator 8 and the primary current I 1 of a predetermined magnitude flows. R (set by MPU output)
The S flip-flop 5 is reset and the transistor 3 is turned off. This main discharge capacitor 12 by a predetermined magnitude of the primary current is designed to the rated voltage V C is charged. When the allowable voltage that can avoid the destruction of the main discharge capacitor and a thyristor with the other and V D, V A 2 <V D 2 -V C 2
When the overvoltage protection circuit 20 detects the predetermined voltage VA given by the above, the base of the transistor 3 is grounded to shut off the transistor, thereby preventing charging of the main discharge capacitor. In other words, by detecting the primary current I 1 in order to prevent overcharging and pressing into a predetermined size.

上記特開昭の従来方式はエンジン1回転につき1回発
生する信号に応答してパワ・トランジスタ3を1回だけ
導通、遮断して、主放電コンデンサも1回だけ充・放電
する、言うなれば単発式動作をなす方式である。これに
対し、主放電コンデンサの1回の充・放電サイクルに対
しパワ・トランジスタを複数回に渡つて導通・遮断する
連続発振方式には、自励発振方式と他励発振方式とがあ
り、他励発振方式は外部発振回路を使用して回路が複
雑、高価になる。また単発式は1次電流の1回の遮断で
必要な昇圧充電電圧を得るためにトランスが大型化す
る。また自励発振方式はトランスは小型化出来るが、以
下に述べる如くDC−DCコンバータのエネルギ変換効率が
悪くまた設計自由度も小さくなる問題がある。本明細書
で設計自由度小とは「トランス1次電流の遮断値のばら
つきが大きいので、各回路のフアクタの調整の必要を生
じること、また、ばらつきが大きいので遮断値の設定が
容易でないこと」を意味する。これらの方式の特徴を比
較すると次表の如くなる。
According to the above-mentioned conventional system disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 2002-287, the power transistor 3 is turned on and off only once in response to a signal generated once per revolution of the engine, and the main discharge capacitor is also charged and discharged only once. This is a one-shot operation. On the other hand, there are a self-oscillation method and a separately-excited oscillation method in the continuous oscillation method in which the power transistor is turned on and off a plurality of times for one charge / discharge cycle of the main discharge capacitor. The excitation oscillation method uses an external oscillation circuit, which makes the circuit complicated and expensive. Further, in the single-shot type, the transformer becomes large in order to obtain a necessary boosted charging voltage by one interruption of the primary current. Further, the self-excited oscillation method can reduce the size of the transformer, but has the problems that the energy conversion efficiency of the DC-DC converter is low and the degree of freedom in design is reduced as described below. In the present specification, the small degree of design freedom means that the variation of the cutoff value of the primary current of the transformer is large, so that it is necessary to adjust the factor of each circuit, and that the setting of the cutoff value is not easy due to the large variation. Means. The following table compares the features of these methods.

つまり特開昭61−85577の方式(上表No.1)は、トラ
ンスを小さくすることができない、という大きな問題が
ある。そこでトランスを小型化するには、上表No.2かN
o.3を使うことになる。No.2は外部発振回路が必要とな
り回路が複雑化する。No.3は設計自由度が小さく、原理
的に効率の悪い、という問題がある。
In other words, the method of Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-85577 (No. 1 in the above table) has a serious problem that the size of the transformer cannot be reduced. In order to reduce the size of the transformer,
o.3 will be used. No. 2 requires an external oscillation circuit, which complicates the circuit. No. 3 has a problem in that the degree of freedom in design is small and the efficiency is low in principle.

従つて、従来の自励発振方式の上記問題点を第5図を
参照して検討する。
Therefore, the above-mentioned problems of the conventional self-excited oscillation system will be discussed with reference to FIG.

第5図は従来回路の関連部を示し、図中13はDC−DCコ
ンバータ部、14はCDI点火回路部、2は昇圧用トラン
ス、3は1次電流の導通遮断を制御するパワ・トランジ
スタ、4は主放電コンデンサ、5はサイリスタを示す。
本発明者の着目するところによると、以下に詳述するよ
うに、パワ・トランジスタ3のオン・オフの反復はトラ
ンス2の1次電流I1に対する3次巻線2cの正帰還作用で
生じるベース駆動電流I3によりトランジスタ3が飽和領
域から能動領域へ駆動される経過を反復して行なわれる
ので、パワ・トランジスタに生じる損失を含めてDC−DC
コンバータ部のエネルギ変換効率が悪い(約50%位)。
また、パワ・トランジスタの遮断タイミングにばらつき
を生じ、設計自由度が小となる。
FIG. 5 shows a related part of the conventional circuit, in which 13 is a DC-DC converter, 14 is a CDI ignition circuit, 2 is a step-up transformer, 3 is a power transistor for controlling conduction and interruption of a primary current, 4 is a main discharge capacitor and 5 is a thyristor.
Base From what attention of the present inventors, as described in detail below, repetition of on-off power transistor 3 is caused by the positive feedback action of the tertiary winding 2c for the primary current I 1 transformer 2 since the driving current I 3 is the transistor 3 is carried out by repeating the course of being driven from the saturation region to the active region, DC-DC, including losses caused power transistor
The energy conversion efficiency of the converter is poor (about 50%).
In addition, variations occur in the shutoff timing of the power transistor, and the degree of freedom in design is reduced.

発明が解決しようとする課題 上記特開昭の如き単発式DC−DCコンバータの欠点であ
るトランスの大型化を回避してトランスを小型化出来
て、しかも外部発振回路を必要としない自励発振式のDC
−DCコンバータのエネルギ変換効率を高め、また設計自
由度も大きくするという問題を解決して、これらを改良
したコンデンサ放電型無接点点火装置を本発明は提供す
る。ここでエネルギ変換効率の改良はパワ・トランジス
タ等に発生する熱損失の減少と、以下に述べる回路の時
間的使用効率の上昇も意味する。
SUMMARY OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention The self-excited oscillating type that can reduce the size of the transformer by avoiding the large size of the transformer, which is a drawback of the single-shot type DC-DC converter as described in the above-mentioned Japanese Unexamined Patent Publication, and that does not require an external oscillation circuit. DC
The present invention provides a capacitor discharge type non-contact ignition device in which the problems of increasing the energy conversion efficiency of the DC converter and increasing the degree of freedom in design are solved, and these are improved. Here, an improvement in energy conversion efficiency means a reduction in heat loss generated in power transistors and the like, and an increase in the temporal use efficiency of the circuit described below.

課題を解決するための手段 点火信号に基づいて点火用スイッチング素子を導通さ
せることにより点火用の主放電コンデンサの電荷を放電
し、これにより点火栓に点火させる内燃機関用のコンデ
ンサ放電型無接点点火装置において、 直流電源からトランスの1次巻線に流れる電流をスイ
ッチング・トランジスタでオン、オフして2次巻線によ
り点火用の主放電コンデンサを充電し、1次電流に応答
するトランスの3次巻線の正帰還により自励発振するDC
−DCコンバータであって、前記スイッチング・トランジ
スタの飽和領域内の所定値のコレクタ電流またはエミッ
タ電流を検出して前記トランジスタをオフすることによ
り前記1次巻線電流をオフにして発振を繰り返すDC−DC
コンバータと、 点火信号に応答して前記DC−DCコンバータの自励発振
を停止する発振停止回路と を備えることを特徴とする内燃機関用自励発振式無接
点点火装置 が本発明により提供される。
Means for Solving the Problems A capacitor discharge type non-contact ignition for an internal combustion engine that discharges the charge of a main discharge capacitor for ignition by conducting a switching element for ignition based on an ignition signal and thereby ignites an ignition plug. In a device, a current flowing from a DC power supply to a primary winding of a transformer is turned on and off by a switching transistor to charge a main discharge capacitor for ignition by a secondary winding, and a tertiary transformer of the transformer responding to the primary current DC self-oscillating due to positive feedback of winding
A DC converter that detects a collector current or an emitter current of a predetermined value in a saturation region of the switching transistor and turns off the transistor, thereby turning off the primary winding current and repeating oscillation. DC
A self-oscillating contactless ignition device for an internal combustion engine, comprising: a converter; and an oscillation stop circuit that stops self-oscillation of the DC-DC converter in response to an ignition signal. .

作用 スイッチング・トランジスタ(パワ・トランジスタ)
がオフの初期状態において直流電源からのベース電流が
流れて同トランジスタがオンになるとトランスの1次電
流を流し3次巻線による正帰還作用によりベース電流を
供給されて、さらに1次電流を増加するが飽和領域内の
所定値に達すると強制的にベース電流をオフにしてスイ
ッチング・トランジスタをオフにし、1次電流をオフに
する。この結果トランスの2次巻線にはI2が流れ主放電
コンデンサを充電する。スイッチング・トランジスタが
オフされると3次巻線の正帰還作用によりベースには逆
バイアス電圧が印加されるが、I2が流れ終ると、初期状
態に復帰して実質的に連続発振動作を行う。また点火信
号に基づいて点火用スイッチング素子(SCR)を導通さ
せるに際して発振停止回路がDC−DCコンバータの自励発
振を一時的に停止して同スイッチング素子のターンオフ
をしやすくする。
Function Switching transistor (power transistor)
When the transistor is turned on when the base current from the DC power supply flows in the initial state of turning off, the primary current of the transformer flows and the base current is supplied by the positive feedback action by the tertiary winding, and the primary current further increases. However, when a predetermined value in the saturation region is reached, the base current is forcibly turned off, the switching transistor is turned off, and the primary current is turned off. This result is the secondary winding of the transformer I 2 is charging flow main discharge capacitor. Switching transistor Although the base by the positive feedback action of the turned off 3 winding a reverse bias voltage is applied, the I 2 is completed flows, performs a substantially continuous oscillation operation returns to its initial state . When the ignition switching element (SCR) is turned on based on the ignition signal, the oscillation stop circuit temporarily stops the self-excited oscillation of the DC-DC converter to facilitate turning off the switching element.

実施例 第1図は本発明の1実施例を示す回路図であり、バツ
テリ1を入力電圧とした、DC−DCコンバータ13の出力13
aには200V程度に昇圧された電圧が現れる。これをCDI
(コンデンサ放電式)点火回路14の点火電源として使
う。DC−DCコンバータ13は、トランス2、トランス2の
1次巻線2aを流れる電流を断続するための1次巻線2aと
直列に接続された遮断用パワートランジスタ(以下パワ
Trと略称する)3、トランスの2次巻線2bの出力を整流
するためのダイオード12、トランスの3次巻線からパワ
Tr3のベースへフイードバツクをかけるための素子11、
トランス1次巻線2aを流れる電流を、所定値で遮断する
ための、定電流検出遮断回路9、等から成る。
Embodiment FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, in which an output 13 of a DC-DC converter 13 with a battery 1 as an input voltage.
In a, a voltage boosted to about 200 V appears. This is CDI
(Capacitor discharge type) Used as an ignition power supply for the ignition circuit 14. The DC-DC converter 13 includes a transformer 2 and a shut-off power transistor (hereinafter referred to as a power supply) connected in series with the primary winding 2a for interrupting a current flowing through the primary winding 2a of the transformer 2.
Tr, a diode 12 for rectifying the output of the secondary winding 2b of the transformer, and power from the tertiary winding of the transformer.
Element 11 for applying feedback to the base of Tr3,
It comprises a constant current detection cutoff circuit 9 for cutting off the current flowing through the transformer primary winding 2a at a predetermined value.

定電流検出遮断回路9は、トランス1次電流を電圧に
変換するための抵抗9bや、この抵抗に発生した電圧を所
定の電圧VRと比較するためのコンパレータ9aとから成
る。
Constant current detection blocking circuit 9 is composed of a comparator 9a for comparing and resistors 9b for converting the transformer primary current into a voltage, a voltage generated in the resistor with a predetermined voltage V R.

CDI点火回路14は、DC−DCコンバータの出力で充電さ
れる点火用主放電コンデンサ4、タイミングセンサ8に
発生した点火信号にてゲートトリガされる点火用SCR5、
SCR5が導通した時にコンデンサ4の電荷を放電する時の
負荷になるイグニシヨンコイル6、イグニシヨンコイル
2次側に接続された点火栓7から成る。
The CDI ignition circuit 14 includes an ignition main discharge capacitor 4 charged by the output of the DC-DC converter, an ignition SCR 5 gate-triggered by an ignition signal generated by the timing sensor 8,
It comprises an ignition coil 6 serving as a load when discharging the electric charge of the capacitor 4 when the SCR 5 conducts, and an ignition plug 7 connected to the secondary side of the ignition coil.

本実施例のDC−DCコンバータに於けるエネルギ変換効
率の向上を説明するために本発明のベースである第5図
(A)の従来構成の自励発振式DC−DCコンバータの動作
と第1図の構成の動作とを対比して以下に説明する。
In order to explain the improvement of the energy conversion efficiency in the DC-DC converter of this embodiment, the operation of the self-oscillation type DC-DC converter having the conventional configuration shown in FIG. The operation will be described below in comparison with the operation of the configuration shown in FIG.

本発明による定電流検出遮断回路9を持たない、第5
図(A)の従来回路において、まず、抵抗10を通してバ
ツテリ電圧VBによりパワTr3のベースに電流が流れる
と、パワTr3はオンの方向へ動く。即ちトランス2の1
次巻線2aを通して1次電流I1が流れはじめる。I1は第5
図(B)の様に直線的に増加しようとする。トランス2
の1次巻線2aにI1の電流が流れると、3次巻線2cにはI3
の向きで電流が流れる。フイードバツク素子11を通し
て、I3はトランジスタ3のベース電流になり、益々パワ
Tr3はオンの方向へ動く。即ち、3次巻線2cから正帰還
がかかつてパワTr3は動作する。
Fifth embodiment having no constant current detection cutoff circuit 9 according to the present invention.
In the conventional circuit of FIG. (A), first, when the current flows to the base of the power Tr3 by Batsuteri voltage V B through a resistor 10, power Tr3 moves in the direction of one. That is, 1 of the transformer 2
The primary current I 1 begins to flow through the primary winding 2a. I 1 is the fifth
An attempt is made to increase linearly as shown in FIG. Transformer 2
When current flows through the I 1 to the primary winding 2a of the tertiary winding 2c I 3
Current flows in the direction of. Through fed back element 11, I 3 becomes the base current of the transistor 3, more power
Tr3 moves in the ON direction. That is, the power Tr3 operates once the positive feedback from the tertiary winding 2c.

尚、抵抗10を流れる電流I10は、I3との大小関係が I10≪I3 となつているので、パワTr3のベース電流はほぼI3のみ
と考えてよい。ここでI3は次式で与えられるので、一定
値とみなせる。
The current I 10 flowing through the resistor 10, since the size relationship between I 3 are summer and I 10 «I 3, the base current of the power Tr3 may be considered substantially only I 3. Here, since I 3 is given by the following equation, it can be regarded as a constant value.

一方、時間に対し直線的に上昇するI1は、 (パワTr3のhFE)×I3 ……*2 に達すると、それ以上増加することができない。そこで
その次の瞬間には、パワTr3の動作は能動領域に入りVCE
が大きくなる方向へ動く(それまではパワTrのON状態で
飽和状態にありVCE≒0)。1次巻線2aの両端に発生す
る電圧V2aは、 V2a=VB−VCE であるので、VCEが大きくなればV2aは小さくなる。V2a
に印加される電圧が小さくなれば、磁気的結合している
3次巻線2cに発生する電圧も小さくなる。そうなると、
I3も減る。能動領域でのベース電流I3の減少は益々VCE
を大きくすることになり、この正帰還により、パワTr3
はオフ方向へ動く(=遮断する)。このタイミングでト
ランス各巻線の極性は一気に反転する。(もちろん、3
次巻線にはトランジスタをオフさせる様な負の電圧が発
生する。) 極性が反転すると、それまで流れていなかつた2次巻
線2bに2次電流I2が流れる。I2は第5図(B)の様に直
線的に下降する特性となる。このI2により、主放電コン
デンサ4は充電される。I2が0になると、回路状態は初
期状態になり、再び抵抗10からの電流I10によりパワTr3
がON方向へ動くサイクルが始まる。
On the other hand, I 1 rising linearly with time cannot be further increased when it reaches (h FE of power Tr3) × I 3 ... * 2. Then, at the next moment, the operation of the power Tr3 enters the active area and V CE
Moves in the direction in which the power Tr becomes large (until then, the power Tr is in the ON state in the saturation state and V CE ≒ 0). Since the voltage V 2a generated at both ends of the primary winding 2a is V 2a = V B −V CE , as V CE increases, V 2a decreases. V 2a
Is smaller, the voltage generated in the tertiary winding 2c which is magnetically coupled also becomes smaller. When that happens,
I 3 also decreases. Reduction of the base current I 3 in the active region are increasingly V CE
And this positive feedback, power Tr3
Moves in the off direction (= blocks). At this timing, the polarity of each winding of the transformer is reversed at a stretch. (Of course, 3
A negative voltage is generated in the next winding to turn off the transistor. ) When the polarity is reversed, the secondary current I 2 flows through the secondary winding 2b which has failed flowing until then. I 2 becomes linearly descending characteristics as of FIG. 5 (B). The I 2, main discharge capacitor 4 is charged. If I 2 is 0, the circuit state is the initial state, power Tr3 by the current I 10 from again resistor 10
The cycle that moves in the ON direction starts.

以上の動作を繰り返して、パワTrの発振が持続し、コ
ンデンサ4に電圧が充電されていく。点火時期になる
と、タイミングセンサ8に発生する信号により、SCR5の
ゲートがトリガされる。その結果コンデンサ4の電荷は
イグニシヨンコイル6に放電され、点火栓7には高電圧
が発生し点火する。
By repeating the above operation, the oscillation of the power Tr continues, and the capacitor 4 is charged with the voltage. When the ignition timing comes, the gate of the SCR 5 is triggered by a signal generated by the timing sensor 8. As a result, the electric charge of the capacitor 4 is discharged to the ignition coil 6, and a high voltage is generated in the ignition plug 7 to ignite.

なお、第1図の回路に於ては、動作の途中で、コンデ
ンサ4の充電電圧が高くなりすぎた場合は過電圧検出回
路16,発振停止回路15により、トランジスタ3をOFFさせ
て、一時的に前記、パワTr3−トランス2による自励発
振動作を停止する。また、点火信号が入力した直後も発
振停止回路15により、パワTr3をOFFさせて、一時的に前
記自励発振を停止し、点火用SCR5のターンオフをしやす
くする。
In the circuit shown in FIG. 1, when the charged voltage of the capacitor 4 becomes too high during the operation, the transistor 3 is turned off by the overvoltage detection circuit 16 and the oscillation stop circuit 15 to temporarily stop the operation. The self-oscillation operation by the power Tr3-transformer 2 is stopped. Also, immediately after the ignition signal is input, the power Tr3 is turned off by the oscillation stop circuit 15 to temporarily stop the self-excited oscillation, thereby making it easier to turn off the ignition SCR5.

発振停止回路15の動作;過電圧検出回路16の出力、又
は、タイミングセンサ8より点火信号が15に入力される
と、トランジスタ15aがONして、パワTr3のベース電圧を
0にして、発振停止させる。
Operation of the oscillation stop circuit 15: When the output of the overvoltage detection circuit 16 or the ignition signal is input to the timing sensor 8 from the timing sensor 8, the transistor 15a is turned on, the base voltage of the power Tr3 is set to 0, and the oscillation is stopped. .

従来回路の場合、I1の遮断電流値I5は、*1式、*2
式より、 と表すことができる。
For the conventional circuit, breaking current I 5 of I 1 is * 1 set, * 2
From the formula, It can be expressed as.

次に第1図の本発明の回路では、1次電流I1が所定値
に達したら、遮断する様にした。即ち、定電流遮断検出
回路9により、1次電流が次式ICになつたら遮断する。
但しVRはコンパレータの参照電圧で、ICによりトランジ
スタ3の動作が飽和領域から能動領域に入らないよう に飽和領域内の適当な値にICが成るようにVRを適宜設定
する。従つて1次電流により、抵抗9に発生する電圧
が、コンパレータ9aの参照電圧VRになつたら、遮断する
(パワTr3がオン→オフになる)ことになる。この遮断
のタイミングを決める方式がちがう点を除けば、従来方
式と同じ動作をする。
Next, in the circuit of the present invention of FIG. 1, was set to the primary current I 1 reaches a predetermined value, interrupting. That is, the constant current cutoff detecting circuit 9, the primary current is cut off Tara summer to the following formula I C.
In However V R is the comparator reference voltage, so that the operation of the transistor 3 from entering the active region from the saturation region by I C Appropriately setting the V R as I C is made to an appropriate value in the saturation region. The sub connexion primary current, the voltage generated across the resistor 9, Tara summer to the reference voltage V R of the comparator 9a, blocking (power Tr3 is turned on → off) will be. The operation is the same as that of the conventional method except that the method of determining the timing of the cutoff is different.

上記構成による、本発明の発振方式の特徴は、以下の
効果を持つことである。
The feature of the oscillation system of the present invention having the above configuration is that it has the following effects.

DC−DCコンバータのエネルギ変換効率。 Energy conversion efficiency of DC-DC converter.

パワTr3がオン→オフする時、従来方式では、パワTr
の動作領域が、飽和領域→能動領域へ移行する状態にな
り、パワTrで電力損失(コレクタ電流×VCE飽和電圧)
を生じる。しかし、本発明ではパワ・トランジスタは常
に飽和領域で使用するので、パワトランジスタのVCE
0で、パワトランジスタの電力損失が少なくできるた
め、トランス自励発振方式のDC−DCコンバータのエネル
ギ変換効率の向上に、大きく寄与するものである(従来
方式では50%程度であるが本方式により60%程度に向上
することが可能)。
When the power Tr3 turns on → off, the power Tr3
The operation region of the device shifts from the saturation region to the active region, and power loss occurs at the power Tr (collector current × V CE saturation voltage)
Is generated. However, in the present invention, since the power transistor is always used in the saturation region, V CE V
0, the power loss of the power transistor can be reduced, which greatly contributes to the improvement of the energy conversion efficiency of the DC-DC converter of the transformer self-oscillation type. Can be improved to about 60%).

遮断電流ICの設計・生産のしやすさ(設計自由度の
向上)。
Cutoff current I C design and ease of production (design freedom improvement in).

1次電流の遮断値ICは、従来方式は*3式で、本方式
は*4式により設定される。両式の比較から明らかな様
に、従来方式は、トランジスタhFEの影響をうける(hFE
のばらつき、hFEの温度変化)。従つて、ICを所定の範
囲内に抑えるには、トランジスタ等回路部品の調整・選
別が必要となり、生産コストの上昇をまねく。
The cutoff value I C of the primary current is set by the formula * 3 in the conventional method and by the formula * 4 in the present method. As is clear from the comparison between the two methods, the conventional method is affected by the transistor h FE (h FE
Variation, hFE temperature change). Accordance connexion, to suppress the I C within a predetermined range, it is necessary to adjust and screening, such as a transistor circuit components, causing an increase in production costs.

しかし、本方式では、*4式の様にICの設定は容易で
hFEのばらつきも考える必要がない。
However, in this method, * 4 set of I C as the formula is easy
It is not necessary to consider variations in hFE .

以上、本発明による発振方式の特長を、トランス自
励発振方式の範ちゆうで考えたが、本発明の意義、効果
はまた他励発振方式との比較において、次の様に指摘出
来る。
As described above, the characteristics of the oscillation system according to the present invention are considered in the range of the transformer self-excited oscillation system, but the significance and effect of the present invention can be pointed out as follows in comparison with the separately excited oscillation system.

(1) 他励発振方式は、パワTr3のオン−オフの繰り
返しを、独立した発振回路で行なうため、トランジスタ
3が、オン→オフに移行する時も、飽和領域動作をさせ
ることが可能なため電力損失が少なくエネルギ変換効率
がよい。遮断電流ICの設定も容易である。しかし、独立
した発振回路が必要となり、回路規模が増加する。
(1) In the separately-excited oscillation method, since the power Tr3 is repeatedly turned on and off by an independent oscillation circuit, the transistor 3 can operate in the saturation region even when the transistor 3 shifts from on to off. Low power loss and good energy conversion efficiency. Setting interruption current I C is also easy. However, an independent oscillation circuit is required, and the circuit scale increases.

従つて、本方式を、他励発振方式と比べると、エネル
ギ変換効率の良さ・ICの設定容易さは同程度に向上する
が、複雑な発振回路を必要としないという優れた効果を
生じている。
Therefore, when compared with the separately excited oscillation method, this method improves the energy conversion efficiency and the easiness of setting I C to the same degree, but produces an excellent effect that a complicated oscillation circuit is not required. I have.

(2) パワ・トランジスタがONからOFFに移行する際
の電力損失が本発明により減少されることが上述された
のであるが、これに加えて本発明は次に述べる如く、OF
FからONに移行する際に他励発振方式で生じ得る回路の
休止時間を生じることなくDC−DCコンバータの時間的使
用効率の高い自励発振方式の特長を有効に利用してエネ
ルギ変換効率の向上に寄与する。
(2) It has been described above that the power loss when the power transistor goes from ON to OFF is reduced by the present invention.
The energy conversion efficiency can be improved by effectively utilizing the characteristics of the self-excited oscillation system, which has a high temporal use efficiency of the DC-DC converter, without causing a circuit downtime that can occur with the separately excited oscillation system when transitioning from F to ON. Contribute to improvement.

第1図の回路の要部を抜粋して示す第2図(A)にお
いて、点火用コンデンサCに電圧が充電されている場合
(VC≠0)と、充電されていない場合(VC=0)とを比
べてみる。
In FIG. 2 (A), which shows the main part of the circuit of FIG. 1, the voltage is charged to the ignition capacitor C (V C ≠ 0) and the voltage is not charged (V C = 0).

第2図(B) VC≠0の場合…即ち一回の点火に対し、
パワTrは数10回〜100回程度の発振を行ない、同じ回数
の小パルスでCを充電するが、ある程度Cが充電されて
いる場合である。
FIG. 2 (B) When V C ≠ 0: That is, for one ignition,
The power Tr oscillates several tens to about 100 times and charges C with the same number of small pulses, but this is the case where C is charged to some extent.

第2図(C) VC=0の場合…即ち、数10回〜100回行
なう発振の1回目の場合である。
FIG. 2 (C) Case of V C = 0: That is, the case of the first oscillation of several tens to 100 times.

・ I1については、第2図(B)も第2図(C)も同じ
波形である。
For · I 1, FIG. 2 (B) The second diagram (C) is the same waveform.

・ I2については、ピーク値は第2図(B)も第2図
(C)も同じ、I2P(a)=I2p(b)。しかし、流れている時
間はVC≠0の方が短い、TOFF(a)<TOFF(b)
For · I 2, the peak value and the second view (B) The second diagram (C) is also the same, I 2P (a) = I 2p (b). However, the flow time is shorter when V C ≠ 0, T OFF (a) <T OFF (b) .

上の図はトランス式自励発振の場合を示している。し
かし、もしこれを他励発振で行なうと、(つまり、トラ
ンスの2次側負荷の状態とは無関係に発振周期が決まつ
ている、とすると)次の問題がある。
The upper figure shows the case of transformer type self-excited oscillation. However, if this is performed by separately-excited oscillation (that is, if the oscillation cycle is determined irrespective of the state of the secondary load of the transformer), the following problem occurs.

発振周期のうち、パワTrをOFFさせる時間をいかに設
定すべきか、ということである。他励発振の場合は、上
記トランス式自励発振の様に、VCの値に応じて、パワTr
のOFF時間TOFFが自動的に追従するということはできず
に、一定である。従つてもし、TOFF=TOFF(b)という様
に設定してしまうと、VCが充電されていつて、VC
状態になると、TOFF(a)は、TOFF(b)より短いので、{T
OFF(b)−TOFF(a)}という期間ではパワTrはOFFしている
が、I1もI2も流れていない、という何も仕事をしていな
い時間が発生する。
This is how to set the time for turning off the power Tr in the oscillation cycle. Otherwise excited oscillation, as in the vibration above transformer type self-excited, depending on the value of V C, power Tr
The OFF time T OFF cannot be automatically followed and is constant. Therefore, if T OFF = T OFF (b) is set, if V C is charged and V C > 0 , T OFF (a) becomes T OFF (b) {T
Although the period of OFF (b) -T OFF (a )} is power Tr is OFF, I 1 also I 2 also does not flow, nothing time that does not work is generated that.

そこで今度は逆にTOFF<TOFF(a)という様にOFF時間を
設定すると、VC≒0の状態では本来、IonだけパワTrがO
Nしていれば、1度にTOFF(b)の期間に渡つて充電できる
だけのエネルギを、トランスに磁気エネルギとして蓄え
ているのに、TOFF(b)より短い時間しかOFFしていない。
従つて、トランスからエネルギをCに全部、移す前に次
の発振サイクルへ進んでしまう。
Therefore, if the OFF time is set to be T OFF <T OFF (a), the power Tr is initially O only for I on when V C ≒ 0.
If N is set, the energy that can be charged at one time during the period of T OFF (b) is stored in the transformer as magnetic energy, but is turned off for a shorter time than T OFF (b) .
Therefore, the process proceeds to the next oscillation cycle before transferring all the energy from the transformer to C.

これが、CDI点火装置へ他励発振方式を適用する時の
問題である。CDIの場合の様に、トランス2次側の負荷
が0V〜300Vも大きく変わる場合は、OFF時間が、負荷状
態に応じて、自動追従できるトランス自励発振方式がマ
ツチしていると考える。
This is a problem when the separately excited oscillation method is applied to the CDI ignition device. When the load on the secondary side of the transformer greatly changes from 0 V to 300 V, as in the case of CDI, it is considered that the transformer self-oscillation system that can automatically follow the OFF time according to the load state is matched.

以上述べたように、他励発振回路と自励発振回路のメ
リツトに着目し、これらメリツトを効果的に結合し、デ
メリツトをなくした構成が本発明と言える。
As described above, the present invention is focused on the advantages of the separately-excited oscillation circuit and the self-excited oscillation circuit, and effectively combines these advantages to eliminate the disadvantage.

第3図に、他の実施例を示す。定電流検出遮断回路9
は、抵抗9bと2つのダイオード9c,9dから成る。トラン
ジスタ3のベース電位V は、I1が増加していくと、V
=I1×(9bの抵抗値)+VBEで与えられる。この値
が、ダイオード9c,9dの順方向電圧降下の和=2×VF
越えると、ベース電流は、9c,9dの方へ流れてしまうの
で、遮断電流値ICは、 で決められる。(VBE≒VFと考える。) 第4図に更に他の実施例を示す。定電流検出遮断回路
9は、第4図(A)のように抵抗9bと、SCR9eとから成
る。遮断電流値ICは、 で決めることができる。また第4図(B)のようにSCR9
eの他にトランジスタ9fでもよい。
 FIG. 3 shows another embodiment. Constant current detection cutoff circuit 9
Is composed of a resistor 9b and two diodes 9c and 9d. Tran
Base potential V of transistor 3 Is I1Increases, V
= I1× (resistance of 9b) + VBEGiven by This value
Is the sum of the forward voltage drops of the diodes 9c and 9d = 2 x VFTo
Beyond that, the base current will flow to 9c, 9d
And the breaking current value ICIsIs determined by (VBE≒ VFThink. FIG. 4 shows still another embodiment. Constant current detection cutoff circuit
9 comprises a resistor 9b and an SCR 9e as shown in FIG.
You. Breaking current value ICIsCan be determined by Also, as shown in FIG.
In addition to e, the transistor 9f may be used.

これ以外にも図示はしないが、必要な素子については
温度補償回路を追加する、等を行なってもよい。
Although not shown, a temperature compensating circuit may be added to necessary elements.

発明の効果 コンデンサ放電式無接点点火装置において、トランス
の1次巻線電流をスイツチング・トランジスタでオン、
オフして2次巻線に接続された主放電コンデンサを充電
する際に、1次電流に応答する3次巻線の正帰還により
自励発振する同トランジスタを飽和領域内で定電流遮断
することにより、同トランジスタのオン時にもベース電
流を充分流すように設計できるので飽和電圧も小さく出
来る。また、点火信号に基づいて点火用スイッチング素
子(SCR)を導通させるに際して発振停止回路がDC−DC
コンバータのスイッチング・トランジスタの自励発振を
一時的に停止してスイッチング素子のターンオフをしや
すくする。従って簡単な構成でトランジスタの電力損失
を減少してエネルギ変換効率を向上し、トランスの小型
化も可能にする。更にまた、スイッチング・トランジス
タの飽和領域内の所定値のコレクタ電流またはエミッタ
電流を検出して同トランジスタをオフするために、電源
電圧の高低に係わらず同トランジスタを飽和領域と遮断
領域との間で動作可能に出来るので設計自由度が向上す
る。
Effect of the Invention In the capacitor discharge type non-contact ignition device, the primary winding current of the transformer is turned on by the switching transistor,
When turning off and charging the main discharge capacitor connected to the secondary winding, the transistor that self-oscillates by the positive feedback of the tertiary winding responding to the primary current is cut off at a constant current within the saturation region. Thus, the base current can be designed to flow sufficiently even when the transistor is turned on, so that the saturation voltage can be reduced. When the ignition switching element (SCR) is turned on based on the ignition signal, the oscillation stop circuit is a DC-DC
The self-excited oscillation of the switching transistor of the converter is temporarily stopped to easily turn off the switching element. Therefore, with a simple configuration, the power loss of the transistor is reduced, the energy conversion efficiency is improved, and the size of the transformer can be reduced. Furthermore, in order to detect a predetermined value of the collector current or the emitter current in the saturation region of the switching transistor and turn off the transistor, the switching transistor is switched between the saturation region and the cut-off region regardless of the level of the power supply voltage. Since it can be operated, the degree of freedom in design is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明による点火装置の実施例を示す回路図で
あり、第2図は第1図の装置の特徴を説明するための原
理図であり、第3図、第4図は本発明の別の実施例の要
部回路図であり、第5図、第6図は従来例を示す回路図
である。 1……バツテリ 2……DC−DCコンバータ用トランス 3……遮断用パワTr 4……CDI用主放電コンデンサ 5……SCR 6……イグニシヨンコイル 7……点火栓 8……タイミングセンサ 9……定電流検出遮断回路 9a……コンパレータ 10……抵抗 11……3次巻線フイードバツク用素子 12……ダイオード 13……DC−DCコンバータ 14……CDI点火回路 15……発振停止回路 16……過電圧検出回路
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of an ignition device according to the present invention, FIG. 2 is a principle diagram for explaining features of the device of FIG. 1, and FIGS. 3 and 4 show the present invention. FIG. 5 and FIG. 6 are circuit diagrams showing a conventional example of another embodiment of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Battery 2 ... Transformer for DC-DC converter 3 ... Power Tr for cutting off 4 ... Main discharge capacitor for CDI 5 ... SCR 6 ... Ignition coil 7 ... Spark plug 8 ... Timing sensor 9 ... … Constant current detection cut-off circuit 9a… Comparator 10… Resistance 11… Element for tertiary winding feedback 12… Diode 13… DC-DC converter 14… CDI ignition circuit 15… Oscillation stop circuit 16… Overvoltage detection circuit

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−204261(JP,A) 特開 昭59−58159(JP,A) 実開 昭57−95081(JP,U) 実開 平1−71172(JP,U) 米国特許3599616(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02P 3/08 H02M 3/338Continuation of front page (56) References JP-A-60-204261 (JP, A) JP-A-59-58159 (JP, A) JP-A-57-95081 (JP, U) JP-A-1-71172 (JP) U.S. Pat. No. 3,599,616 (US, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) F02P 3/08 H02M 3/338

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】点火信号に基づいて点火用スイッチング素
子を導通させることにより点火用の主放電コンデンサの
電荷を放電し、これにより点火栓に点火させる内燃機関
用のコンデンサ放電型無接点点火装置において、 直流電源からトランスの1次巻線に流れる電流をスイッ
チング・トランジスタでオン、オフして2次巻線により
点火用の主放電コンデンサを充電し、1次電流に応答す
るトランスの3次巻線の正帰還により自励発振するDC−
DCコンバータであって、前記スイッチング・トランジス
タの飽和領域内の所定値のコレクタ電流またはエミッタ
電流を検出して前記トランジスタをオフすることにより
前記1次巻線電流をオフにして発振を繰り返すDC−DCコ
ンバータと、 点火信号に応答して前記DC−DCコンバータの自励発振を
停止する発振停止回路と を備えることを特徴とする内燃機関用自励発振式無接点
点火装置。
1. A capacitor discharge type non-contact ignition device for an internal combustion engine which discharges a charge of a main discharge capacitor for ignition by turning on a switching element for ignition based on an ignition signal and thereby ignites an ignition plug. The switching transistor turns on and off the current flowing from the DC power supply to the primary winding of the transformer, charges the main discharge capacitor for ignition with the secondary winding, and responds to the primary current with the tertiary winding of the transformer. DC- that self-oscillates due to the positive feedback of
A DC-DC converter that detects a collector current or an emitter current of a predetermined value in a saturation region of the switching transistor and turns off the transistor to turn off the primary winding current and repeat oscillation. A self-excited oscillation non-contact ignition device for an internal combustion engine, comprising: a converter; and an oscillation stop circuit that stops self-oscillation of the DC-DC converter in response to an ignition signal.
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