JP3555434B2 - Internal combustion engine ignition unit - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、点火電源コイルに流れる電流を主スイッチング素子で制御して内燃機関の点火用高電圧を発生させる内燃機関点火装置ユニットに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図10(A)(B)及び図11は、従来のこの種の内燃機関点火装置ユニット1の構成を示したものである。
【0003】
この内燃機関点火装置ユニット1は、図示しない内燃機関が1回転する間に少なくとも1サイクルの交流電圧を誘起する点火電源コイル2を有する。点火電源コイル2は、1次コイル3aと2次コイル3bとからなる点火コイル3の1次コイル3aにより構成されている。この点火コイル3は、後述する主スイッチング素子が遮断状態になった際に点火電源コイル2に誘起する交流電圧を昇圧して点火用高電圧を発生する昇圧手段を構成している。1次コイル3aの一端は2次コイル3bの一端に接続され、1次コイル3aの他端は接地されている。2次コイル3bの他端に誘起された高電圧は、この内燃機関点火装置ユニット1の外に存在する内燃機関の点火プラグ4に印加されるようになっている。
【0004】
1次コイル3aと2次コイル3bとは、1次コイル3aが内側で、2次コイル3bが外側となるようにして絶縁樹脂からなるボビン5に巻装されている。ボビン5の軸心には、点火コイル3の鉄心6を挿入する鉄心挿入孔7が貫通して設けられている。鉄心6は、図示しない磁石発電機のロータの外周に設けられた永久磁石の磁極に周期的に対向するようになっている。
【0005】
点火電源コイル2が誘起した交流電圧は、制御回路8に印加されるようになっている。制御回路8は、点火電源コイル2が誘起する交流電圧が発生した時に導通して点火電源コイル2を実質的に短絡するNPNトランジスタからなる主スイッチング素子9及び該主スイッチング素子9が導通しているときの点火電源コイル2の両端の電圧が所定のレベルに達した時に主スイッチング素子9を遮断状態にする制御動作をするNPNトランジスタからなる制御素子10と、このトランジスタからなる制御素子10が導通する時期を定めるトリガ信号を与えるトリガ信号供給回路11とを備えて、主スイッチング素子9の遮断により点火電源コイル2に高い電圧を誘起させるように構成されている。なお、図11において、R1 はトランジスタからなる主スイッチング素子9のベース抵抗、R2 はトランジスタからなる制御素子10のコレクタ抵抗、R3 ,R4 はトリガ信号供給回路11を構成する分圧抵抗である。この制御回路8は、図示しないが回路基板上に構成され、この回路基板を樹脂12で覆うことによりユニット化された制御回路ユニット13として構成されている。
【0006】
この制御回路ユニット13から引き出された1対のリード線14,15のうち、リード線14はボビン5に設けられた1次ターミナル16に接続され、この1次ターミナル16は1次コイル3aの一端に接続されている。リード線14はアースターミナル17に接続されている。これらターミナル16,17はボビン5に支持されている。
【0007】
2次コイル3bの他端は、高圧端子18とこれに接続された図示しない高圧コードを経て点火プラグ4に接続されている。高圧端子18は、高圧コード保持筒体19で包囲されている。高圧コード保持筒体19はボビン5に支持されている。
【0008】
このような内燃機関点火装置ユニット1は、絶縁樹脂製のケース20内に収容され、特に制御回路ユニット13はケース20内の回路ユニット収容室21に収容されている。ケース20内には、回路ユニット収容室21を含めて図示しないが絶縁樹脂が充填されている。
【0009】
このような内燃機関点火装置ユニット1を備えた内燃機関においては、機関の始動操作が行なわれると、磁石発電機のロータの回転につれて点火電源コイル2に交流電圧が誘起する。点火電源コイル2に一方の極性の半サイクルの電圧が誘起すると、トランジスタからなる主スイッチング素子9に抵抗R2 ,R1 を通してベース電流が与えられるため、該主スイッチング素子9が導通状態になり、点火電源コイル2から主スイッチング素子9のコレクタエミッタ間を通して短絡電流が流れる。点火電源コイル2を通して流れる電流が所定の遮断値に達して、該点火電源コイル2の両端の電圧が設定値に達したことが検出されると、トランジスタからなる制御素子10が導通して主スイッチング素子9のベース電流を該主スイッチング素子9から側路するため、該主スイッチング素子9が遮断状態になる。これにより点火電源コイル2を通して流れていた電流が遮断されるため、該点火電源コイル2(即ち,1次コイル3a)には、それまで流れていた電流を流し続けようとする極性の高い電圧が誘起する。この誘起電圧は点火コイル3からなる昇圧手段により点火用の高電圧に昇圧され、該点火用高電圧が内燃機関の気筒に取り付けられた点火プラグ4に印加される。点火用高電圧が印加された際に点火プラグ4に生じる火花放電で機関が点火される。
【0010】
このような内燃機関点火装置ユニット1は、内燃機関の回転速度に応じて点火時期を進角させる必要がある。しかるに、従来のこの種のトランジスタ方式の内燃機関点火装置ユニット1は、点火時期の進角については、ケッチン防止程度のもので、進角幅も約8°〜10°程度のものであった。
【0011】
しかるに、現在の内燃機関は、用途によっては進角幅20°以上の要求が出てきている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のこの種の内燃機関点火装置ユニット1では、1つの制御回路ユニット13で進角幅20°を確保することは、単純な波形進角方式の制御回路8では無理であった。
【0013】
また、波形進角方式の制御回路8でも回路を複雑化すれば1つの制御回路ユニット13でも可能ではあるが、この場合には制御回路8が非常に複雑化し、コストが高くなる問題点があった。
【0014】
本発明の目的は、比較的低コストで、点火時期の進角幅を広くすることができる内燃機関点火装置ユニットを提供することにある。
【0015】
本発明の他の目的は、点火時期の進角幅が比較的狭くてよい場合と、点火時期の進角幅を広く必要とする場合とで、部品の共通化が図れる内燃機関点火装置ユニットを提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明で改良しようとする内燃機関点火装置ユニットは、
内燃機関が1回転する間に少なくとも1サイクルの交流電圧を誘起する点火電源コイルと、
点火電源コイルが誘起する交流電圧が発生した時に導通して点火電源コイルを実質的に短絡する主スイッチング素子及び該主スイッチング素子が導通しているときの点火電源コイルの両端の電圧が所定のレベルに達した時またはピーク値に達した時に主スイッチング素子を遮断状態にする制御動作をする制御素子とを備えて、主スイッチング素子の遮断により点火電源コイルに高い電圧を誘起させる制御回路をユニット化してなる制御回路ユニットと、
主スイッチング素子が遮断状態になった際に点火電源コイルに誘起する交流電圧を昇圧して点火用高電圧を発生する昇圧手段とを備え、
少なくとも制御回路ユニットと昇圧手段とがケース内に組み込まれてなる構造のものである。
【0017】
請求項1に記載の内燃機関点火装置ユニットでは、制御回路ユニットは、内燃機関の低速回転域で制御動作を開始する第1の制御回路ユニットと、内燃機関の高速回転域で制御動作を開始する第2の制御回路ユニットとして、ユニット毎に独立した別部品によって構成されている。これら第1の制御回路ユニットと第2の制御回路ユニットとは、ケース内の回路ユニット収容室に収容されている。
【0018】
このように制御回路ユニットを、第1の制御回路ユニットと第2の制御回路ユニットに別けて構成すると、単純な波形進角方式の制御回路でも、第1の制御回路ユニットと第2の制御回路ユニットとで進角幅を分担させることにより、所要の広い進角幅を得ることができる。
【0019】
また、第1の制御回路ユニットと第2の制御回路ユニットが、ユニット毎に独立した別部品として構成されていると、第2の制御回路ユニットを用いずに第1の制御回路ユニットの方だけを用いて内燃機関点火装置ユニットを構成する場合、即ち点火時期の進角幅が比較的狭くてよい場合と、本発明のように点火時期の進角幅を広く必要とする場合とで、制御回路ユニットを除いたケース内の構造を共通化することができ、このため部品の共通化によるコストダウンを図ることができる。
【0020】
請求項2に記載の発明で改良しようとする内燃機関点火装置ユニットは、
内燃機関が1回転する間に少なくとも一方の極性の半サイクルの電圧と他方の極性の半サイクルの電圧と再び一方の極性の半サイクルの電圧とからなる交流電圧を一方の極性の半サイクルの電圧のピーク値より他方の極性の半サイクルの電圧のピーク値が大きいようにして誘起する点火電源コイルと、
点火電源コイルが誘起する交流電圧が発生した時に導通して点火電源コイルを実質的に短絡する主スイッチング素子及び該主スイッチング素子が導通しているときの点火電源コイルの両端の電圧が所定のレベルに達した時に主スイッチング素子を遮断状態にする制御動作をする制御素子とを備えて、主スイッチング素子の遮断により点火電源コイルに高い電圧を誘起させる制御回路をユニット化してなる制御回路ユニットと、
主スイッチング素子が遮断状態になった際に点火電源コイルに誘起する交流電圧を昇圧して点火用高電圧を発生する昇圧手段とを備え、
少なくとも制御回路ユニットと昇圧手段とがケース内に組み込まれてなる構造のものである。
【0021】
請求項2に記載の内燃機関点火装置ユニットでは、制御回路ユニットは、一方の極性の半サイクルの電圧がその設定レベルを超えず、他方の極性の半サイクルの電圧がその設定レベルを超える発電特性を示す内燃機関の少なくとも低速回転域で他方の極性の半サイクルの電圧により制御素子が動作して主スイッチング素子を遮断する第1の制御回路ユニットと、一方の極性の半サイクルの電圧と他方の極性の半サイクルの電圧が共にその設定レベルを超える発電特性を示す内燃機関の高速回転域で一方の極性の半サイクルの各電圧により制御素子が動作して主スイッチング素子をそれぞれ遮断する第2の制御回路ユニットとして、ユニット毎に独立した別部品によって構成されている。これら第1の制御回路ユニットと第2の制御回路ユニットは、ケース内の回路ユニット収容室に収容されている。
【0022】
このように制御回路ユニットを、第1の制御回路ユニットと第2の制御回路ユニットに別けて構成すると、請求項1の場合と同様に、単純な波形進角方式の制御回路でも、第1の制御回路ユニットと第2の制御回路ユニットとで進角幅を分担させることにより、所要の広い進角幅を得ることができる。
【0023】
また、第1の制御回路ユニットと第2の制御回路ユニットが、ユニット毎に独立した別部品によって構成されていると、請求項1の場合と同様に、第2の制御回路ユニットを用いずに第1の制御回路ユニットの方だけを用いて内燃機関点火装置ユニットを構成する場合、即ち点火時期の進角幅が比較的狭くてよい場合と、本発明のように点火時期の進角幅を広く必要とする場合とで、制御回路ユニットを除いたケース内の構造を共通化することができ、このため部品の共通化によるコストダウンを図ることができる。
【0024】
特に、この発明によれば、一方の極性の半サイクルの電圧と他方の極性の半サイクルの電圧が共にその設定レベルを超える発電特性を示す内燃機関の高速回転域で第2の制御回路ユニットと第1の制御回路ユニットとの各主スイッチング素子がそれぞれ遮断動作をするので、点火を3回以上繰り返すことができて、高速回転域でも着火ミスを回避することができる。
【0025】
請求項3に記載の発明で改良しようとする内燃機関点火装置ユニットは、
内燃機関が1回転する間に少なくとも一方の極性の半サイクルの電圧と他方の極性の半サイクルの電圧と再び一方の極性の半サイクルの電圧とからなる交流電圧を一方の極性の半サイクルの電圧のピーク値より他方の極性の半サイクルの電圧のピーク値が大きいようにして誘起する点火電源コイルと、
点火電源コイルが誘起する交流電圧が発生した時に導通して点火電源コイルを実質的に短絡する主スイッチング素子及び該主スイッチング素子が導通しているときの点火電源コイルの両端の電圧が所定のレベルに達した時またはピーク値に達した時に主スイッチング素子を遮断状態にする制御動作をする制御素子とを備えて、主スイッチング素子の遮断により点火電源コイルに高い電圧を誘起させる制御回路をユニット化してなる制御回路ユニットと、
主スイッチング素子が遮断状態になった際に点火電源コイルに誘起する交流電圧を昇圧して点火用高電圧を発生する昇圧手段とを備え、
少なくとも制御回路ユニットと昇圧手段とがケース内に組み込まれてなる構造のものである。
【0026】
請求項3に記載の内燃機関点火装置ユニットでは、制御回路ユニットは他方の極性の半サイクルの電圧がピーク値に達した際に制御素子が動作して主スイッチング素子を遮断する第1の制御回路ユニットと、一方の極性の半サイクルの電圧と他方の極性の半サイクルの電圧が共にその設定レベルを超える発電特性を示す内燃機関の高速回転域で該一方の極性の半サイクルの各電圧により制御素子が動作して主スイッチング素子をそれぞれ遮断する第2の制御回路ユニットとして、ユニット毎に独立した別部品によって構成されている。これら第1の制御回路ユニットと第2の制御回路ユニットは、ケース内の回路ユニット収容室に収容されている。
【0027】
このように制御回路ユニットを、第1の制御回路ユニットと第2の制御回路ユニットに別けて構成すると、請求項1の場合と同様に、単純な波形進角方式の制御回路でも、第1の制御回路ユニットと第2の制御回路ユニットとで進角幅を分担させることにより、所要の広い進角幅を得ることができる。
【0028】
また、第1の制御回路ユニットと第2の制御回路ユニットが、ユニット毎に独立した別部品によって構成されていると、請求項1の場合と同様に、第2の制御回路ユニットを用いずに第1の制御回路ユニットの方だけを用いて内燃機関点火装置ユニットを構成する場合、即ち点火時期の進角幅が比較的狭くてよい場合と、本発明のように点火時期の進角幅を広く必要とする場合とで、制御回路ユニットを除いたケース内の構造を共通化することができ、このため部品の共通化によるコストダウンを図ることができる。
【0029】
特に、この発明によれば、内燃機関の高速回転域で第2の制御回路ユニットと第1の制御回路ユニットとの各主スイッチング素子がそれぞれ遮断動作をするので、点火を3回以上繰り返すことができて、高速回転域でも着火ミスを回避することができる。
【0030】
請求項4に記載の内燃機関点火装置ユニットでは、請求項1,2または3において、回路ユニット収容室内は隔壁で仕切られていて、該隔壁で仕切られ各部屋内に第1の制御回路ユニットと第2の制御回路ユニットとが別々に収容されていることを特徴とする。この場合、隔壁は、ケースに一体成形で設けられていても、ケースとは別体で後から回路ユニット収容室内に挿入されるものであっても、いずれでもよい。
【0031】
このように隔壁で仕切られ各部屋内に第1の制御回路ユニットと第2の制御回路ユニットとを別々に収容すると、これら第1の制御回路ユニットと第2の制御回路ユニットとの耐電圧特性と耐ノイズ特性とを向上させることができる。
【0032】
本発明で内燃機関の低速回転域と高速回転域とは、内燃機関の点火時期がステップ進角する回転数より低い回転数の回転域を低速回転域といい、該ステップ進角する回転数より高い回転数の回転域を高速回転域という。
【0033】
【発明の実施の形態】
図1(A)(B)は本発明に係る内燃機関点火装置ユニットにおける実施の形態の第1例を示したもので、(A)は該内燃機関点火装置ユニットの正面図、(B)は(A)の一部破断側面図である。図2は本例で用いている2つの制御回路ユニットと点火コイルの構成を示す回路図である。図3(A)(B)及び図4(A)(B)は図2に示す制御回路ユニットの動作を示す波形図である。図5は本発明に係る内燃機関点火装置ユニットと磁石発電機との関係を示す構成図である。なお、前述した図10(A)(B)及び図11と対応する部分には、同一符号を付けて示している。
【0034】
点火コイル3の鉄心6は、図5に示すようにコ字状をなしていて、その両端6a,6bが磁石発電機22のロータ23におけるフライホイール24の外周に空隙を隔てて対向するようになっている。フライホイール24は内燃機関のクランク軸25に固定されている。フライホイール24の外周の一部には、凹部26が設けられている。この凹部26の中央の底部には、フライホイール24の径方向に着磁された永久磁石27が固定されている。永久磁石27の外側の極面には、磁極片27aが固定されている。図示の例では、永久磁石27はその外側の磁極がN極となるように着磁され、S極がフライホイール24の周方向にみて凹部26の両側に2分されて現れるようになっている。このため、合計3個の磁極S,N,Sが形成されている。このような構造のため鉄心6の両端6a,6bがこれら磁極S,N,Sに対向する毎に、点火電源コイル2(即ち,1次コイル3a)は、図3(A)或いは図4(A)に示すように一方の極性(本例では正)の半サイクルの電圧Vp1と、他方の極性(本例では負)の半サイクルの電圧Vnと、一方の極性(本例では正)の半サイクルの電圧Vp2とが連続的に且つ一方の極性の2つの半サイクルの電圧Vp1,Vp2のピーク値より他方の極性の半サイクルの電圧Vnのピーク値が大きいようにして誘起されることになる。
【0035】
本例の内燃機関点火装置ユニット1においては、点火電源コイル2が誘起する交流電圧が発生した時に導通して点火電源コイル2を実質的に短絡するNPNトランジスタよりなる主スイッチング素子9A,9B及び該主スイッチング素子9A,9Bが導通しているときの点火電源コイル2の両端の電圧が所定のレベルに達した時に主スイッチング素子9A,9Bを遮断状態にする制御動作をするNPNトランジスタよりなる制御素子10A,10Bとを備えて、主スイッチング素子9A,9Bの遮断により点火電源コイル2に高い電圧を誘起させる制御回路8をユニット化してなる制御回路ユニット13を備えている。
【0036】
制御回路ユニット13は、図2及び図3(A)に示すように一方の極性(本例では正)の2つの半サイクルの電圧Vp1,Vp2がその設定レベルL1 を超えず、他方の極性(本例では負)の半サイクルの電圧Vnがその設定レベルL2 を超える発電特性を示す内燃機関の少なくとも低速回転域で該他方の極性(本例では負)の半サイクルの電圧VnによりNPNトランジスタよりなる制御素子10Aが導通動作してNPNトランジスタよりなる主スイッチング素子9Aを遮断する第1の制御回路ユニット13Aと、一方の極性(本例では正)の半サイクルの電圧Vp1,Vp2と他方の極性(本例では負)の半サイクルの電圧Vnが共にその設定レベルL1 ,L2 を超える発電特性を示す内燃機関の高速回転域で一方の極性(本例では正)の半サイクルの各電圧Vp1,Vp2によりNPNトランジスタよりなる制御素子10Bが導通動作してNPNトランジスタよりなる主スイッチング素子9Bをそれぞれ遮断する第2の制御回路ユニット13Bとして、ユニット毎に独立した別部品によって構成されている。
【0037】
これら第1の制御回路ユニット13Aと第2の制御回路ユニット13Bでは、図11に示す制御回路ユニット13と同じ回路素子からなる構成要素で構成されており、その対応関係を明らかにするために、図11に示す制御回路ユニット13の各構成要素と同じ符号にユニット13A側,ユニット13B側という意味でA,B,a,bを付加して示している。
【0038】
第1の制御回路ユニット13Aの制御回路8Aでは、NPNトランジスタからなる主スイッチング素子9A及びNPNトランジスタからなる制御素子10Aの各エミッタ側が、点火電源コイル2(即ち,1次コイル3a)の一端につながるリード線14Aに接続され、コレクタ側が接地用のリード線15Aに接続されている。また、第2の制御回路ユニット13Bの制御回路8Bでは、NPNトランジスタからなる主スイッチング素子9B及びNPNトランジスタからなる制御素子10Bの各コレクタ側が、点火電源コイル2(即ち,1次コイル3a)の一端につながるリード線14Bに接続され、エミッタ側が接地用のリード線15Bに接続されている。更に、第1の制御回路ユニット13Aと第2の制御回路ユニット13Bとが点火電源コイル2(即ち,1次コイル3a)の一端につながるリード線14A,14Bには、図示のような向きでダイオード28A,28Bが接続されている。即ち、点火電源コイル2(即ち,1次コイル3a)の一端に対して、ダイオード28Aはそのカソードを向け、ダイオード28Bはそのアノードを向けて接続されている。
【0039】
ケース20内に設けられている回路ユニット収容室21は、図1(A)(B)に示すように、隔壁20aで仕切られて2つの部屋21A,21Bが形成されている。隔壁20aと部屋21A,21Bは、ケース20の成形時に一緒に形成されるようになっている。
【0040】
前述した第1の制御回路ユニット13Aと第2の制御回路ユニット13Bとは、ケース20内におけるこれら部屋21A,21B内に別々に収容されている。
【0041】
ケース20内は、これら第1の制御回路ユニット13Aと第2の制御回路ユニット13Bを収容した部屋21A,21Bを含めて図示しないが絶縁樹脂が充填されている。
【0042】
次に、このような第1の制御回路ユニット13Aと第2の制御回路ユニット13Bとを用いての、内燃機関の回転速度に応じた点火時期の進角動作等について、図3(A)(B)及び図4(A)(B)を参照して説明する。
【0043】
内燃機関の低速回転域では、点火電源コイル2(即ち,点火コイル3の1次コイル3a)から図3(A)に示すような交流電圧が周期的に発生している。この例の交流電圧は、一方の極性(本例では正)の半サイクルの電圧Vp1と、他方の極性(本例では負)の半サイクルの電圧Vnと、一方の極性(本例では正)の半サイクルの電圧Vp2とが連続的に且つ一方の極性の2つの半サイクルの電圧Vp1,Vp2のピーク値より他方の極性の半サイクルの電圧Vnのピーク値が大きいようにして誘起されている。
【0044】
低速回転域におけるこのような交流電圧は、図3(A)に示すように一方の極性(本例では正)の2つの半サイクルの電圧Vp1,Vp2がその設定レベルL1 を超えず、他方の極性(本例では負)の半サイクルの電圧Vnがその設定レベルL2 を超える発電特性となっている。
【0045】
かかる発電特性の交流電圧が印加される第1の制御回路ユニット13Aは、図3(A)に示すように一方の極性(本例では正)の2つの半サイクルの電圧Vp1,Vp2がその設定レベルL1 を超えず、他方の極性(本例では負)の半サイクルの電圧Vnがその設定レベルL2 を超える発電特性を示す内燃機関の低速回転域で、該他方の極性(本例では負)の半サイクルの電圧Vnにより図2に示す第1の制御回路ユニット13AのNPNトランジスタからなる主スイッチング素子9Aが導通することになる。即ち、リード線15A側からコレクタに流れる電流で主スイッチング素子9Aが導通することになる。
【0046】
主スイッチング素子9Aが導通すると、主スイッチング素子9Aと点火電源コイル2とを通る閉回路が構成され、このときの点火電源コイル2の両端の電圧が所定のレベルL2 に達した時にトリガ信号供給回路11Aからトリガ信号がNPNトランジスタからなる制御素子10Aのベースに与えられて該制御素子10Aが導通し、主スイッチング素子9Aを遮断状態にする。この主スイッチング素子9の遮断により、図3(B)に示すように内燃機関の回転角度θ1 のところで2次コイル3bに高い電圧Vhnが誘起されることになる。この高い電圧Vhnが点火プラグ4に印加され、内燃機関の点火が行われる。なお、図3において、TDCは内燃機関の上死点を示している。
【0047】
内燃機関の回転数が上昇し、図4(A)に示すように一方の極性(本例では正)の半サイクルの電圧Vp1,Vp2と他方の極性(本例では負)の半サイクルの電圧Vnが共にその設定レベルL1 ,L2 を超える発電特性を示す内燃機関の高速回転域で、一方の極性(本例では正)の半サイクルの各電圧Vp1,Vp2により図2に示す第2の制御回路ユニット13BのNPNトランジスタからなる主スイッチング素子9Bがそれぞれ導通し、また他方の極性(本例では負)の半サイクルの電圧Vnにより図2に示す第1の制御回路ユニット13AのNPNトランジスタからなる主スイッチング素子9Aが導通することになる。
【0048】
一方の極性(本例では正)の半サイクルの電圧Vp1により主スイッチング素子9Bが導通すると、該主スイッチング素子9Bと点火電源コイル2とを通る閉回路が構成され、次に点火電源コイル2の両端の電圧Vp1が所定のレベルL1 に達した時にトリガ信号供給回路11Bからトリガ信号がNPNトランジスタからなる制御素子10Bのベースに与えられて該制御素子10Bが導通し、主スイッチング素子9Bを遮断状態にする。この主スイッチング素子9Bの遮断により、図4(B)に示すように内燃機関の回転角度θ2 のところで2次コイル3bに高い電圧Vhp1 が誘起されることになる。この高い電圧Vhp1 が点火プラグ4に印加され、内燃機関に対して1回目の点火動作が行われる。
【0049】
次に、図4(A)に示すように他方の極性(本例では負)の半サイクルの電圧Vnで主スイッチング素子9Aが導通すると、該主スイッチング素子9Aと点火電源コイル2とを通る閉回路が構成され、次に点火電源コイル2の両端の電圧Vnが所定のレベルL2 に達した時にトリガ信号供給回路11Aからトリガ信号がNPNトランジスタからなる制御素子10Aのベースに与えられて該制御素子10Aが導通し、主スイッチング素子9Aを遮断状態にする。この主スイッチング素子9Aの遮断により、図4(B)に示すように内燃機関の回転角度θ1 のところで2次コイル3bに高い電圧Vhnが誘起されることになる。この高い電圧Vhnが点火プラグ4に印加され、内燃機関に対して2回目の点火動作が行われる。
【0050】
更に、図4(A)に示すように一方の極性(本例では正)の半サイクルの電圧Vp2により主スイッチング素子9Bが導通すると、該主スイッチング素子9Bと点火電源コイル2とを通る閉回路が構成され、次に点火電源コイル2の両端の電圧Vp2が所定のレベルL1 に達した時にトリガ信号供給回路11Bからトリガ信号がNPNトランジスタからなる制御素子10Bのベースに与えられて該制御素子10Bが導通し、主スイッチング素子9Bを遮断状態にする。この主スイッチング素子9Bの遮断により、図4(B)に示すように内燃機関の回転角度θ3 のところで2次コイル3bに高い電圧Vhp2 が誘起されることになる。この高い電圧Vhp2 が点火プラグ4に印加され、内燃機関に対して3回目の点火動作が行われる。
【0051】
このように本例によれば、低速回転域では内燃機関の点火時期が回転角度θ1 のところで行われていたが、高速回転域では内燃機関の点火時期が回転角度θ1 より進角された回転角度θ2 のところで行われるようになり、進角幅が広がり、このため20°以上の進角幅を容易に得ることができる。
【0052】
また、内燃機関の高速回転域では、点火を3回繰り返すことができて、高速回転域でも着火ミスを回避することができる。
【0053】
この例では、一方の極性(本例では正)の半サイクルの電圧Vp1がその設定レベルL1 を超えたときの内燃機関の回転数が、該内燃機関の点火時期がステップ的に進角するステップ時期であり、このステップ進角する回転数より低い回転数の回転域が低速回転域であり、該ステップ進角する回転数より高い回転数の回転域が高速回転域である。
【0054】
図6は本発明に係る内燃機関点火装置ユニットにおける実施の形態の第2例における2つの制御回路ユニットと点火コイルの構成を示す回路図である。
【0055】
この第2例では、点火電源コイル2が誘起する交流電圧が発生した時に導通して該点火電源コイル2を実質的に短絡するNPNトランジスタからなる主スイッチング素子9A,9B及び該主スイッチング素子9A,9Bが導通しているときの点火電源コイル2の両端の電圧が所定のレベルに達した時またはピーク値に達した時に主スイッチング素子9A,9Bを遮断状態にする制御動作をするNPNトランジスタからなる制御素子10A,10Bとを備えて、主スイッチング素子9A,9Bの遮断により点火電源コイル2に高い電圧を誘起させる制御回路8をユニット化してなる制御回路ユニット13を備えている。
【0056】
制御回路ユニット13は、他方の極性(本例では負)の半サイクルの電圧Vnがピーク値に達した際にNPNトランジスタからなる制御素子10Aが動作して主スイッチング素子9Aを遮断する第1の制御回路ユニット13A´と、一方の極性(本例では正)の半サイクルの電圧Vp1,Vp2と他方の極性(本例では負)の半サイクルの電圧Vnが共にその設定レベルL1 ,L2 を超える発電特性を示す内燃機関の高速回転域で該一方の極性の半サイクルの各電圧Vp1,Vp2によりNPNトランジスタからなる制御素子10Bが動作して主スイッチング素子9Bをそれぞれ遮断する第2の制御回路ユニット13Bとして、ユニット毎に独立した別部品によって構成されている。
【0057】
即ち、この第2例では制御回路ユニット13の構成を第1例と比較すると、第2の制御回路ユニット13Bの構造は同じであるが、第1の制御回路ユニット13A´の構造が相違している。
【0058】
第1の制御回路ユニット13A´の制御回路8A´は、NPNトランジスタからなる主スイッチング素子9Aと、NPNトランジスタからなる制御素子10Aと、PNPトランジスタTRa1と、NPNトランジスタTRa2,TRa3と、抵抗Ra1,Ra2,Ra5〜Ra7と、コンデンサCa1と、ダイオード29A,Da1,Da2とで構成されている。
【0059】
NPNトランジスタからなる主スイッチング素子9Aは、そのエミッタが点火電源コイル2(即ち,1次コイル3a)の一端につながるリード線14Aに接続され、コレクタが接地用のリード線15Aに接続されている。NPNトランジスタからなる制御素子10Aは、そのエミッタがリード線14Aに接続され、コレクタが抵抗Ra2を介して接地用のリード線15Aに接続されている。主スイッチング素子9Aのベースは、抵抗Ra2と制御素子10Aのコレクタとの接続点に抵抗Ra1を介して接続されている。PNPトランジスタTRa1は、そのコレクタが制御素子10Aのベースに接続され、ベースが抵抗Ra5を介して制御素子10Aのコレクタに接続され、エミッタが抵抗Ra6を介してリード線15Aに接続されている。トランジスタTRa1のコレクタと制御素子10Aのコレクタとの接続点はダイオードDa1を介してリード線14Aに接続されている。ダイオードDa1はそのアノードがリード線14Aに接続されている。NPNトランジスタTRa2は、そのコレクタが制御素子10Aのベースに接続され、ベースが抵抗Ra8を介してリード線15Aに接続されている。NPNトランジスタTRa3は、そのコレクタが抵抗Ra9を介してトランジスタTRa2のエミッタに接続され、そのエミッタがリード線14Aに接続され、ベースがダイオードDa2を介してリード線14Aに接続されている。ダイオードDa2はそのアノードがリード線14Aに接続されている。トランジスタTRa1のエミッタと抵抗Ra6との接続点と、トランジスタTRa3のベースとの間には、抵抗Ra7とコンデンサCa1との直列回路が接続されている。リード線14Aは、図2の場合と同様にダイオード29Aを介して点火電源コイル2(即ち,1次コイル3a)の一端に接続されている。
【0060】
この例では、トランジスタTRa1,TRa2,TRa3と、Ra5〜Ra7と、コンデンサCa1と、ダイオードDa1,Da2と、コンデンサCa1とで、トランジスタからなる制御素子10Aにトリガ信号を供給するトリガ信号供給回路11A´が構成されている。
【0061】
この例の内燃機関点火装置ユニットにおいても、第1の制御回路ユニット13A´と第2の制御回路ユニット13Bとは、この例では図示しないが、前述した図1(A)(B)に示す第1例の場合と同様に、ケース20内における回路ユニット収容室21の各部屋21A,21B内に別々に収容され、ケース20内はこれら第1の制御回路ユニット13Aと第2の制御回路ユニット13Bを収容した部屋21A,21Bを含めて絶縁樹脂が充填されている。
【0062】
次に、図6に示す内燃機関点火装置ユニットにおける第1の制御回路ユニット13A´の動作について説明する。
【0063】
この第1の制御回路ユニット13A´においては、点火電源コイル2が他方の極性(本例では負)の半サイクルの電圧Vnを発生したときに、最初点火電源コイル2から抵抗Ra6及びRa7とコンデンサCa1とトランジスタTRa3のベースエミッタ間とを通してコンデンサCa1の充電電流が流れ、この充電電流が流れている間トランジスタTRa3に所定のベース電流が与えられるため、該トランジスタTRa3が導通する。トランジスタTRa3が導通している間(コンデンサCa1の充電電流が流れている間)は点火電源コイル2から抵抗Ra8を通して流れる電流がほとんど全てトランジスタTRa2のベースエミッタ間のPN接合と抵抗Ra9とトランジスタTRa3とを通して流れるため、点火電源コイル2から抵抗Ra8とトランジスタTRa2のベースコレクタ間のPN接合とを通してNPNトランジスタからなる制御素子10Aにベース電流が与えられることはない。また点火電源コイル2が他方の極性(本例では負)の半サイクルの電圧Vnを発生した当初はトランジスタTRa1に十分なベース電流が流れないため、トランジスタTRa1も遮断状態にあり、該トランジスタTRa1側から制御素子10Aにベース電流が与えられることもない。このように、点火電源コイル2が負の半サイクルの電圧Vn を発生した当初は制御素子10Aが遮断状態にあるため、点火電源コイル2から抵抗Ra2及びRa1を通して主スイッチング素子9Aにベース電流が与えられて該主スイッチング素子9Aが導通し、点火電源コイル2から主スイッチング素子9Aを通して短絡電流が流れる。
【0064】
点火電源コイル2を通して流れる短絡電流がピークに達し、点火電源コイル2の両端の電圧(主スイッチング素子9Aのコレクタエミッタ間電圧)がピークに達すると、コンデンサCa1の充電が停止するため、トランジスタTRa3にベース電流が流れなくなり、該トランジスタTRa3が遮断状態になる。トランジスタTRa3が遮断状態になると、点火電源コイル2から抵抗Ra8とトランジスタTRa2のベースコレクタ間のPN接合とを通して制御素子10Aにベース電流が流れるため、該制御素子10Aが導通する。また点火電源コイル2の両端の電圧が所定のレベルに達すると、点火電源コイル2から抵抗Ra6を通してトランジスタTRa1にベース電流が流れて該トランジスタTRa1が導通するため、トランジスタTRa1を通して制御素子10Aにベース電流が流れる。
【0065】
即ち、第1の制御回路ユニット13A´においては、点火電源コイル2の両端の電圧がピークに達したとき、または点火電源コイル2の両端の電圧が所定の値に達してトランジスタTRa1が導通したときに制御素子10Aが導通する。制御素子10Aが導通すると、主スイッチング素子9Aのベース電流が制御素子10Aを通して主スイッチング素子9Aから側路されるため、主スイッチング素子9Aが遮断状態になる。これにより点火電源コイル2を通して流れていた電流が遮断状態になり、点火コイル3の2次コイル3bに点火用高電圧が誘起する。従って、点火電源コイル2に他方の極性(本例では負)の半サイクルの電圧Vnが誘起したときには、点火電源コイル2の両端の電圧がピークに達する位置または該点火電源コイル2の両端の電圧が所定の値(トランジスタTRa1を導通させる値)に達する位置が点火位置となる。
【0066】
図6に示した第1の制御回路ユニット13A´においては、内燃機関の回転速度が設定された遮断値切換速度よりも低いときにトランジスタTRa1が遮断状態に保たれ、回転速度が遮断値切換速度に達したときに、点火電源コイル2の両端の電圧がピークに達する位置でトランジスタTRa1に所定のベース電流が流れて該トランジスタTRa1が導通するように、トランジスタTRa1のベース電流を制限する抵抗Ra5及びRa1の抵抗値が設定されている。
【0067】
従って、機関の回転速度が遮断値切換速度よりも低いときには、他方の極性(本例では負)の半サイクルの電圧Vnを誘起している点火電源コイル2の両端の電圧がピークに達したときに点火動作が行われ、機関の回転速度が遮断値切換速度を超えると、点火電源コイル2の両端の電圧がピークに達する位置よりも進んだ位置で該点火電源コイル2の両端の電圧が所定の値に達したときに点火動作が行われる。
【0068】
図6に示した内燃機関点火装置ユニットについて、機関の回転速度が設定値以下のときの点火電源コイル2の無負荷出力電圧波形及び点火コイル3の2次コイル3bの出力電圧波形を図7(A)及び(B)に示した。また機関の回転速度が設定値を超えたときの点火電源コイル2の無負荷出力電圧波形及び点火コイル3の2次コイル3bの出力電圧波形をそれぞれ図8(A)及び(B)に示し、機関の回転速度が上記設定値よりも高く設定された遮断値切換速度を超えたときの点火電源コイル2の無負荷出力電圧波形及び点火コイル3の2次コイル3bの出力電圧波形をそれぞれ図9(A)及び(B)に示した。なお図9(B)において、θ1 ´はθ1 より進角された位置を示す。
【0069】
上記例では、点火電源コイル2として点火コイル3の2次コイル3bを兼用した例について示したが、点火電源コイル2は点火コイル3とは別になっていて、ケース20の外で磁石発電機に組み込まれたものであってもよい。
【0070】
また上記例では、点火電源コイル2の交流出力電圧が、図3(A)に示すように一方の極性(本例では正)の半サイクルの電圧のピーク値が他方の極性(本例では負)の半サイクルの電圧のピーク値より小さい例について示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、双方の極性の半サイクルの電圧のピーク値が同じであってもよい。この場合には、低速回転域では設定レベルL1 が一方の極性の半サイクルの電圧のピーク値を超えたレベルになるように、また設定レベルL2 が他方の極性の半サイクルの電圧のピーク値を超えないレベルになるように設定すればよい。高速回転域になると、双方の極性の電圧のピーク値が共に大きくなり、一方の極性の半サイクルの電圧のピーク値も設定レベルL1 を超えるようになる。
【0071】
さらに、点火電源コイル2の交流出力電圧は、図3(A)に示すように3つの半サイクルの電圧からなるものに限定されるものではなく、内燃機関が1回転する間に少なくとも1サイクルの交流電圧を誘起する波形であればよい。
【0072】
【発明の効果】
本発明に係る内燃機関点火装置ユニットでは、制御回路ユニットを、内燃機関の低速回転域で制御動作を開始する第1の制御回路ユニットと、内燃機関の高速回転域で制御動作を開始する第2の制御回路ユニットとに別けて構成したので、単純な波形進角方式の制御回路でも、第1の制御回路ユニットと第2の制御回路ユニットとで進角幅を分担させることにより、所要の広い進角幅を得ることができる。また、第1の制御回路ユニットと第2の制御回路ユニットが、ユニット毎に独立した別部品によって構成されているので、第2の制御回路ユニットを用いずに第1の制御回路ユニットの方だけを用いて内燃機関点火装置ユニットを構成する場合のように点火時期の進角幅が比較的狭くてよい場合と、本発明のように点火時期の進角幅を広く必要とする場合とで、制御回路ユニットを除いたケース内の構造を共通化することができ、このため部品の共通化によるコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る内燃機関点火装置ユニットにおける実施の形態の第1例を示したもので、(A)は該内燃機関点火装置ユニットの正面図、(B)は(A)の一部破断側面図である。
【図2】本例で用いている2つの制御回路ユニットと点火コイルの構成を示す回路図である。
【図3】(A)(B)は図2に示す制御回路ユニットの動作を示す波形図である。
【図4】(A)(B)は図2に示す制御回路ユニットの動作を示す波形図である。
【図5】本例の内燃機関点火装置ユニットと磁石発電機との関係を示す構成図である。
【図6】本発明に係る内燃機関点火装置ユニットにおける実施の形態の第2例で用いている2つの制御回路ユニットと点火コイルの構成を示す回路図である。
【図7】(A)(B)は図6に示す制御回路ユニットの動作を示す波形図である。
【図8】(A)(B)は図6に示す制御回路ユニットの動作を示す波形図である。
【図9】(A)(B)は図6に示す制御回路ユニットの動作を示す波形図である。
【図10】従来の内燃機関点火装置ユニットの構成を示したもので、(A)は該内燃機関点火装置ユニットの正面図、(B)は(A)の一部破断側面図である。
【図11】従来の制御回路ユニットと点火コイルの構成を示す回路図である。
【符号の説明】
1 内燃機関点火装置ユニット
2 点火電源コイル
3 点火コイル
3a 1次コイル
3b 2次コイル
4 点火プラグ
5 ボビン
6 鉄心
7 鉄心挿入孔
8,8A,8A´,8B 制御回路
9,9A,9B 主スイッチング素子
10,10A,10B 制御素子
11,11A,11A´,11B トリガ信号供給回路
12 樹脂
13 制御回路ユニット
13A,13A´ 第1の制御回路ユニット
13B 第2の制御回路ユニット
14,14A,14B リード線
15,15A,15B リード線
16 1次ターミナル
17 アースターミナル
18 高圧端子
19 高圧コード保持筒体
20 ケース
20a 隔壁
21 ユニット収容室
21A,21B 部屋
22 磁石発電機
23 ロータ
24 フライホイール
25 クランク軸
26 凹部
27 永久磁石
27a 磁極片
28A,28B ダイオード
TRa1,TRa2,TRa2 トランジスタ
Ra1〜TRa9 抵抗
Da1,Da2 ダイオード
Ca1 コンデンサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an internal combustion engine ignition device unit that generates a high voltage for ignition of an internal combustion engine by controlling a current flowing through an ignition power supply coil by a main switching element.
[0002]
[Prior art]
FIGS. 10A, 10B and 11 show the structure of a conventional internal combustion engine
[0003]
This internal combustion engine
[0004]
The
[0005]
The AC voltage induced by the ignition
[0006]
Of the pair of
[0007]
The other end of the
[0008]
Such an internal combustion engine
[0009]
In an internal combustion engine provided with such an internal combustion engine
[0010]
In such an internal combustion engine
[0011]
However, in the current internal combustion engine, there is a demand for an advance angle width of 20 ° or more depending on the application.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional internal combustion engine
[0013]
Also, if the
[0014]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an internal combustion engine ignition device unit capable of increasing the advance width of ignition timing at a relatively low cost.
[0015]
Another object of the present invention is to provide an internal combustion engine ignition device unit that can achieve commonality of parts in a case where the advance width of the ignition timing may be relatively narrow and in a case where the advance width of the ignition timing is required to be wide. To provide.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
An internal combustion engine ignition device unit to be improved by the invention according to
An ignition power coil for inducing at least one cycle of an AC voltage during one revolution of the internal combustion engine;
A main switching element that conducts when an AC voltage induced by the ignition power supply coil is generated and substantially short-circuits the ignition power supply coil; and a voltage at both ends of the ignition power supply coil when the main switching element is conducting is a predetermined level. And a control element for performing a control operation of turning off the main switching element when the voltage reaches the peak value or the peak value, and a control circuit for inducing a high voltage in the ignition power supply coil by shutting off the main switching element is unitized. Control circuit unit,
Boosting means for generating an ignition high voltage by boosting an AC voltage induced in the ignition power supply coil when the main switching element is turned off,
It has a structure in which at least the control circuit unit and the booster are incorporated in a case.
[0017]
In the internal combustion engine ignition device unit according to the first aspect, the control circuit unit starts the control operation in a low speed rotation range of the internal combustion engine, and starts the control operation in a high speed rotation range of the internal combustion engine. The second control circuit unit is configured by separate components independent for each unit. The first control circuit unit and the second control circuit unit are housed in a circuit unit housing chamber in the case.
[0018]
As described above, when the control circuit unit is configured separately from the first control circuit unit and the second control circuit unit, even if the control circuit is of a simple waveform advance type, the first control circuit unit and the second control circuit unit can be used. By sharing the advance angle width with the unit, a required wide advance angle width can be obtained.
[0019]
In addition, if the first control circuit unit and the second control circuit unit are configured as separate and independent components for each unit, only the first control circuit unit is used without using the second control circuit unit. Is used to configure the internal combustion engine ignition device unit, that is, the case where the advance width of the ignition timing may be relatively narrow, and the case where the advance width of the ignition timing is required to be wide as in the present invention. The structure inside the case excluding the circuit unit can be shared, and thus the cost can be reduced by sharing the components.
[0020]
An internal combustion engine ignition device unit to be improved by the invention according to
During one revolution of the internal combustion engine, an AC voltage consisting of at least a half-cycle voltage of one polarity, a voltage of a half-cycle of the other polarity, and a voltage of a half-cycle of one polarity is applied to a half-cycle voltage of one polarity. An ignition power supply coil for inducing the peak value of the half-cycle voltage of the other polarity to be greater than the peak value of
A main switching element that conducts when an AC voltage induced by the ignition power supply coil is generated and substantially short-circuits the ignition power supply coil; and a voltage at both ends of the ignition power supply coil when the main switching element is conducting is a predetermined level. A control circuit for performing a control operation of turning off the main switching element when the control circuit reaches the control circuit unit, and a control circuit unit that unitizes a control circuit that induces a high voltage in the ignition power supply coil by cutting off the main switching element,
Boosting means for generating an ignition high voltage by boosting an AC voltage induced in the ignition power supply coil when the main switching element is turned off,
It has a structure in which at least the control circuit unit and the booster are incorporated in a case.
[0021]
In the internal combustion engine ignition device unit according to
[0022]
As described above, when the control circuit unit is configured separately from the first control circuit unit and the second control circuit unit, the control circuit of the simple waveform advancing type also has the first control circuit unit. By sharing the advance angle width between the control circuit unit and the second control circuit unit, a required wide advance angle width can be obtained.
[0023]
Further, when the first control circuit unit and the second control circuit unit are configured by separate components independent for each unit, the second control circuit unit can be used without using the second control circuit unit. When the internal combustion engine ignition device unit is configured using only the first control circuit unit, that is, when the advance width of the ignition timing may be relatively narrow, and when the advance width of the ignition timing is reduced as in the present invention. When it is required widely, the structure in the case excluding the control circuit unit can be shared, and thus the cost can be reduced by sharing the components.
[0024]
In particular, according to the present invention, the second control circuit unit and the second control circuit unit in the high-speed rotation range of the internal combustion engine both exhibit a power generation characteristic in which the voltage of the half cycle of one polarity and the voltage of the half cycle of the other polarity exceed the set level. Since each main switching element with the first control circuit unit performs a shut-off operation, ignition can be repeated three or more times, and an ignition mistake can be avoided even in a high-speed rotation region.
[0025]
An internal combustion engine ignition device unit to be improved by the invention according to
During one revolution of the internal combustion engine, an AC voltage consisting of at least a half-cycle voltage of one polarity, a voltage of a half-cycle of the other polarity, and a voltage of a half-cycle of one polarity is applied to a half-cycle voltage of one polarity. An ignition power supply coil for inducing the peak value of the half-cycle voltage of the other polarity to be greater than the peak value of
A main switching element that conducts when an AC voltage induced by the ignition power supply coil is generated and substantially short-circuits the ignition power supply coil; and a voltage at both ends of the ignition power supply coil when the main switching element is conducting is a predetermined level. And a control element for performing a control operation of turning off the main switching element when the voltage reaches the peak value or the peak value, and a control circuit for inducing a high voltage in the ignition power supply coil by shutting off the main switching element is unitized. Control circuit unit,
Boosting means for generating an ignition high voltage by boosting an AC voltage induced in the ignition power supply coil when the main switching element is turned off,
It has a structure in which at least the control circuit unit and the booster are incorporated in a case.
[0026]
In the internal combustion engine ignition device unit according to
[0027]
As described above, when the control circuit unit is configured separately from the first control circuit unit and the second control circuit unit, the control circuit of the simple waveform advancing type also has the first control circuit unit. By sharing the advance angle width between the control circuit unit and the second control circuit unit, a required wide advance angle width can be obtained.
[0028]
Further, when the first control circuit unit and the second control circuit unit are configured by separate components independent for each unit, the second control circuit unit can be used without using the second control circuit unit. When the internal combustion engine ignition device unit is configured using only the first control circuit unit, that is, when the advance width of the ignition timing may be relatively narrow, and when the advance width of the ignition timing is reduced as in the present invention. When it is required widely, the structure in the case excluding the control circuit unit can be shared, and thus the cost can be reduced by sharing the components.
[0029]
In particular, according to the present invention, since the main switching elements of the second control circuit unit and the first control circuit unit perform the shut-off operation in the high-speed rotation range of the internal combustion engine, ignition is repeated three times or more. As a result, it is possible to avoid ignition errors even in a high-speed rotation range.
[0030]
In the internal combustion engine ignition device unit according to
[0031]
When the first control circuit unit and the second control circuit unit are separately housed in each room partitioned by the partition walls, the withstand voltage characteristics of the first control circuit unit and the second control circuit unit And noise resistance can be improved.
[0032]
In the present invention, the low-speed rotation range and the high-speed rotation range of the internal combustion engine are referred to as a low-speed rotation range in which the ignition timing of the internal combustion engine is lower than the rotation speed at which the step advance is performed. The rotation range with a high rotation speed is called a high-speed rotation range.
[0033]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
1A and 1B show a first example of an embodiment of an internal combustion engine ignition device unit according to the present invention, wherein FIG. 1A is a front view of the internal combustion engine ignition device unit, and FIG. It is a partially broken side view of (A). FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of two control circuit units and an ignition coil used in the present embodiment. 3A, 3B and 4A and 4B are waveform diagrams showing the operation of the control circuit unit shown in FIG. FIG. 5 is a configuration diagram showing the relationship between the internal combustion engine ignition device unit and the magnet generator according to the present invention. Parts corresponding to those in FIGS. 10A and 10B and FIG. 11 are denoted by the same reference numerals.
[0034]
The
[0035]
In the internal combustion engine
[0036]
As shown in FIGS. 2 and 3A, the
[0037]
The first
[0038]
In the
[0039]
As shown in FIGS. 1A and 1B, the circuit
[0040]
The first
[0041]
The
[0042]
Next, the operation of advancing the ignition timing according to the rotation speed of the internal combustion engine using the first
[0043]
In the low-speed rotation range of the internal combustion engine, an AC voltage as shown in FIG. 3A is periodically generated from the ignition power supply coil 2 (that is, the
[0044]
As shown in FIG. 3A, such an AC voltage in the low-speed rotation region is such that the voltages Vp1 and Vp2 of two half cycles of one polarity (positive in this example) do not exceed the set level L1 and the other half. The voltage Vn of the half cycle of the polarity (negative in this example) has a power generation characteristic exceeding the set level L2.
[0045]
As shown in FIG. 3A, the first
[0046]
When the
[0047]
As shown in FIG. 4A, the rotation speed of the internal combustion engine increases, and as shown in FIG. 4A, half-cycle voltages Vp1 and Vp2 of one polarity (positive in this example) and half-cycle voltages of the other polarity (negative) in this example. In the high-speed rotation range of the internal combustion engine, in which Vn both exceeds the set levels L1 and L2, the second control shown in FIG. 2 is performed by the voltages Vp1 and Vp2 of one polarity (positive in this example) in half cycles. The
[0048]
When the
[0049]
Next, as shown in FIG. 4A, when the
[0050]
Further, as shown in FIG. 4A, when the
[0051]
As described above, according to the present embodiment, the ignition timing of the internal combustion engine is performed at the rotation angle θ1 in the low speed rotation range, but the ignition timing of the internal combustion engine is advanced from the rotation angle θ1 in the high speed rotation range. It is performed at θ2, and the advance angle width is widened, so that an advance angle width of 20 ° or more can be easily obtained.
[0052]
Further, ignition can be repeated three times in the high-speed rotation range of the internal combustion engine, and ignition mistakes can be avoided even in the high-speed rotation range.
[0053]
In this example, the rotation speed of the internal combustion engine when the voltage Vp1 of a half cycle of one polarity (positive in this example) exceeds the set level L1 is determined by the step in which the ignition timing of the internal combustion engine is advanced in a stepwise manner. The rotation range of the rotation speed lower than the rotation speed of the step advance is the low speed rotation range, and the rotation range of the rotation speed higher than the rotation speed of the step advance is the high speed rotation range.
[0054]
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of two control circuit units and an ignition coil in a second example of the embodiment of the internal combustion engine ignition device unit according to the present invention.
[0055]
In this second example, the
[0056]
When the voltage Vn of the half cycle of the other polarity (negative in this example) reaches the peak value, the
[0057]
That is, in the second example, when the configuration of the
[0058]
The
[0059]
The
[0060]
In this example, the transistors TRa1, TRa2, TRa3, Ra5 to Ra7, the capacitor Ca1, the diodes Da1, Da2, and the capacitor Ca1 supply a trigger
[0061]
Also in the internal combustion engine ignition device unit of this example, the first
[0062]
Next, the operation of the first
[0063]
In the first
[0064]
When the short-circuit current flowing through the ignition
[0065]
That is, in the first
[0066]
In the first
[0067]
Therefore, when the rotation speed of the engine is lower than the cutoff value switching speed, when the voltage across the ignition
[0068]
For the internal combustion engine ignition device unit shown in FIG. 6, the no-load output voltage waveform of the ignition
[0069]
In the above example, an example is shown in which the
[0070]
Further, in the above example, as shown in FIG. 3A, the AC output voltage of the ignition
[0071]
Further, the AC output voltage of the ignition
[0072]
【The invention's effect】
In the internal combustion engine ignition device unit according to the present invention, the control circuit unit includes a first control circuit unit that starts a control operation in a low speed rotation range of the internal combustion engine, and a second control circuit unit that starts a control operation in a high speed rotation range of the internal combustion engine. Since the control circuit unit is configured separately from the control circuit unit of the first embodiment, even in a control circuit of a simple waveform advance system, the first control circuit unit and the second control circuit unit share the advance angle width, so that a wide required range is provided. The advance angle width can be obtained. Further, since the first control circuit unit and the second control circuit unit are configured by separate components independent for each unit, only the first control circuit unit is used without using the second control circuit unit. The case where the advance width of the ignition timing may be relatively narrow as in the case of configuring the internal combustion engine ignition device unit using the case, and the case where the advance angle width of the ignition timing is required to be wide as in the present invention, The structure in the case excluding the control circuit unit can be shared, and thus the cost can be reduced by sharing the components.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a first example of an embodiment of an internal combustion engine ignition device unit according to the present invention, wherein (A) is a front view of the internal combustion engine ignition device unit, and (B) is one of (A). It is a fragmentary side view.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of two control circuit units and an ignition coil used in this example.
FIGS. 3A and 3B are waveform diagrams showing the operation of the control circuit unit shown in FIG. 2;
FIGS. 4A and 4B are waveform diagrams showing the operation of the control circuit unit shown in FIG. 2;
FIG. 5 is a configuration diagram showing a relationship between an internal combustion engine ignition device unit of the present example and a magnet generator.
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of two control circuit units and an ignition coil used in a second example of the embodiment of the internal combustion engine ignition device unit according to the present invention.
FIGS. 7A and 7B are waveform diagrams showing the operation of the control circuit unit shown in FIG. 6;
FIGS. 8A and 8B are waveform diagrams showing the operation of the control circuit unit shown in FIG. 6;
FIGS. 9A and 9B are waveform diagrams showing the operation of the control circuit unit shown in FIG. 6;
10A and 10B show the configuration of a conventional internal combustion engine ignition device unit, wherein FIG. 10A is a front view of the internal combustion engine ignition device unit, and FIG. 10B is a partially cutaway side view of FIG.
FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional control circuit unit and an ignition coil.
[Explanation of symbols]
1 Internal combustion engine ignition unit
2 Ignition power supply coil
3 Ignition coil
3a Primary coil
3b Secondary coil
4 Spark plug
5 bobbins
6 Iron core
7 Iron core insertion hole
8, 8A, 8A ', 8B control circuit
9,9A, 9B Main switching element
10, 10A, 10B control element
11, 11A, 11A ', 11B Trigger signal supply circuit
12 resin
13 Control circuit unit
13A, 13A 'First control circuit unit
13B Second control circuit unit
14, 14A, 14B Lead wire
15, 15A, 15B Lead wire
16 Primary Terminal
17 earth terminal
18 High voltage terminal
19 High-pressure cord holding cylinder
20 cases
20a partition
21 Unit accommodation room
21A, 21B room
22 Magnet generator
23 rotor
24 Flywheel
25 crankshaft
26 recess
27 permanent magnet
27a Magnetic pole piece
28A, 28B Diode
TRa1, TRa2, TRa2 transistor
Ra1 to TRa9 resistance
Da1, Da2 diode
Ca1 capacitor
Claims (4)
前記点火電源コイルが誘起する交流電圧が発生した時に導通して前記点火電源コイルを実質的に短絡する主スイッチング素子及び該主スイッチング素子が導通しているときの前記点火電源コイルの両端の電圧が所定のレベルに達した時またはピーク値に達した時に前記主スイッチング素子を遮断状態にする制御動作をする制御素子とを備えて、前記主スイッチング素子の遮断により前記点火電源コイルに高い電圧を誘起させる制御回路をユニット化してなる制御回路ユニットと、
前記主スイッチング素子が遮断状態になった際に前記点火電源コイルに誘起する前記交流電圧を昇圧して点火用高電圧を発生する昇圧手段とを備え、
少なくとも前記制御回路ユニットと前記昇圧手段とがケース内に組み込まれてなる内燃機関点火装置ユニットにおいて、
前記制御回路ユニットは前記内燃機関の低速回転域で制御動作を開始する第1の制御回路ユニットと、前記内燃機関の高速回転域で制御動作を開始する第2の制御回路ユニットとして、ユニット毎に独立した別部品によって構成され、
これら第1の制御回路ユニットと第2の制御回路ユニットとが前記ケース内の回路ユニット収容室に収容されていることを特徴とする内燃機関点火装置ユニット。An ignition power coil for inducing at least one cycle of an AC voltage during one revolution of the internal combustion engine;
A main switching element that conducts when an AC voltage induced by the ignition power supply coil is generated and substantially short-circuits the ignition power supply coil, and a voltage at both ends of the ignition power supply coil when the main switching element is conducting. And a control element for performing a control operation of turning off the main switching element when a predetermined level or a peak value is reached, and a high voltage is induced in the ignition power supply coil by shutting off the main switching element. A control circuit unit obtained by unitizing a control circuit to be
Boosting means for boosting the AC voltage induced in the ignition power supply coil when the main switching element is turned off to generate a high ignition voltage,
An internal combustion engine ignition device unit in which at least the control circuit unit and the booster are incorporated in a case,
The control circuit unit includes a first control circuit unit that starts a control operation in a low-speed rotation range of the internal combustion engine, and a second control circuit unit that starts a control operation in a high-speed rotation range of the internal combustion engine. It is composed of independent separate parts,
The internal combustion engine ignition device unit, wherein the first control circuit unit and the second control circuit unit are housed in a circuit unit housing chamber in the case.
前記点火電源コイルが誘起する交流電圧が発生した時に導通して前記点火電源コイルを実質的に短絡する主スイッチング素子及び該主スイッチング素子が導通しているときの前記点火電源コイルの両端の電圧が所定のレベルに達した時に前記主スイッチング素子を遮断状態にする制御動作をする制御素子とを備えて、前記主スイッチング素子の遮断により前記点火電源コイルに高い電圧を誘起させる制御回路をユニット化してなる制御回路ユニットと、
前記主スイッチング素子が遮断状態になった際に前記点火電源コイルに誘起する前記交流電圧を昇圧して点火用高電圧を発生する昇圧手段とを備え、
少なくとも前記制御回路ユニットと前記昇圧手段とがケース内に組み込まれてなる内燃機関点火装置ユニットにおいて、
前記制御回路ユニットは前記一方の極性の半サイクルの電圧がその設定レベルを超えず、前記他方の極性の半サイクルの電圧がその設定レベルを超える発電特性を示す前記内燃機関の少なくとも低速回転域で該他方の極性の半サイクルの電圧により前記制御素子が動作して前記主スイッチング素子を遮断する第1の制御回路ユニットと、前記一方の極性の半サイクルの電圧と前記他方の極性の半サイクルの電圧が共にその設定レベルを超える発電特性を示す前記内燃機関の高速回転域で該一方の極性の半サイクルの各電圧により前記制御素子が動作して前記主スイッチング素子をそれぞれ遮断する第2の制御回路ユニットとして、ユニット毎に独立した別部品によって構成され、
これら第1の制御回路ユニットと第2の制御回路ユニットとが前記ケース内の回路ユニット収容室に収容されていることを特徴とする内燃機関点火装置ユニット。During one revolution of the internal combustion engine, an AC voltage consisting of at least one half cycle voltage of one polarity, half cycle voltage of the other polarity, and again half cycle voltage of one polarity is applied to the half cycle of the one polarity. An ignition power supply coil for inducing the peak value of the voltage of the other polarity half cycle to be greater than the peak value of the voltage,
A main switching element that conducts when an AC voltage induced by the ignition power supply coil is generated and substantially short-circuits the ignition power supply coil, and a voltage at both ends of the ignition power supply coil when the main switching element is conducting. A control element for performing a control operation of turning off the main switching element when a predetermined level is reached, and unitizing a control circuit for inducing a high voltage in the ignition power supply coil by shutting off the main switching element. Control circuit unit,
Boosting means for boosting the AC voltage induced in the ignition power supply coil when the main switching element is turned off to generate a high ignition voltage,
An internal combustion engine ignition device unit in which at least the control circuit unit and the booster are incorporated in a case,
In the control circuit unit, at least in the low-speed rotation range of the internal combustion engine, the half-cycle voltage of the one polarity does not exceed the set level, and the half-cycle voltage of the other polarity has a power generation characteristic exceeding the set level. A first control circuit unit for operating the control element by the half-polarity voltage of the other polarity to cut off the main switching element; and a half-cycle voltage of the one polarity and a half-cycle of the other polarity. A second control in which the control element is operated by each voltage of the one-polarity half cycle to cut off the main switching element in a high-speed rotation range of the internal combustion engine in which both voltages exceed a set level. As a circuit unit, each unit is composed of independent parts,
The internal combustion engine ignition device unit, wherein the first control circuit unit and the second control circuit unit are housed in a circuit unit housing chamber in the case.
前記点火電源コイルが誘起する交流電圧が発生した時に導通して前記点火電源コイルを実質的に短絡する主スイッチング素子及び該主スイッチング素子が導通しているときの前記点火電源コイルの両端の電圧が所定のレベルに達した時またはピーク値に達した時に前記主スイッチング素子を遮断状態にする制御動作をする制御素子とを備えて、前記主スイッチング素子の遮断により前記点火電源コイルに高い電圧を誘起させる制御回路をユニット化してなる制御回路ユニットと、
前記主スイッチング素子が遮断状態になった際に前記点火電源コイルに誘起する前記交流電圧を昇圧して点火用高電圧を発生する昇圧手段とを備え、
少なくとも前記制御回路ユニットと前記昇圧手段とがケース内に組み込まれてなる内燃機関点火装置ユニットにおいて、
前記制御回路ユニットは前記他方の極性の半サイクルの電圧がピーク値に達した際に前記制御素子が動作して前記主スイッチング素子を遮断する第1の制御回路ユニットと、前記一方の極性の半サイクルの電圧と前記他方の極性の半サイクルの電圧が共にその設定レベルを超える発電特性を示す前記内燃機関の高速回転域で該一方の極性の半サイクルの各電圧により前記制御素子が動作して前記主スイッチング素子をそれぞれ遮断する第2の制御回路ユニットとして、ユニット毎に独立した別部品によって構成され、
これら第1の制御回路ユニットと第2の制御回路ユニットとが前記ケース内の回路ユニット収容室に収容されていることを特徴とする内燃機関点火装置ユニット。During one revolution of the internal combustion engine, an AC voltage consisting of at least one half cycle voltage of one polarity, half cycle voltage of the other polarity, and again half cycle voltage of one polarity is applied to the half cycle of the one polarity. An ignition power supply coil for inducing the peak value of the voltage of the other polarity half cycle to be greater than the peak value of the voltage,
A main switching element that conducts when an AC voltage induced by the ignition power supply coil is generated and substantially short-circuits the ignition power supply coil, and a voltage at both ends of the ignition power supply coil when the main switching element is conducting. And a control element for performing a control operation of turning off the main switching element when a predetermined level or a peak value is reached, and a high voltage is induced in the ignition power supply coil by shutting off the main switching element. A control circuit unit obtained by unitizing a control circuit to be
Boosting means for boosting the AC voltage induced in the ignition power supply coil when the main switching element is turned off to generate a high ignition voltage,
An internal combustion engine ignition device unit in which at least the control circuit unit and the booster are incorporated in a case,
The control circuit unit includes a first control circuit unit that operates when the voltage of the other polarity half cycle reaches a peak value and shuts off the main switching element, and a half of the one polarity. The control element is operated by each voltage of the one polarity half cycle in a high speed rotation range of the internal combustion engine, in which both the cycle voltage and the half polarity half cycle voltage exhibit a power generation characteristic exceeding the set level. As a second control circuit unit that shuts off the main switching element, each unit is configured by a separate component independent for each unit,
The internal combustion engine ignition device unit, wherein the first control circuit unit and the second control circuit unit are housed in a circuit unit housing chamber in the case.
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