JPS5836188B2 - 多気筒内燃機関用点火装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は３気筒または６気筒内燃機関を点火する電流遮
断形の多気筒内燃機関用点火装置に関するものである。

デイストリビュータを用いない多気筒内燃機関用の電流
遮断形無接点点火装置として、各気筒毎に点火コイルと
この点火コイルの１次電流を制御する回路とを設けたも
のがあるが、従来のこの種の点火装置は常時消費電流が
気筒数倍になるので容量の大きい電源を必要とする欠点
があり、大型の発電機とバツテリとを搭載するスペース
の無い２輪車等には適用できなかった。

またこの種の点火装置では、低速時と高速時とでそれぞ
れ別個の信号コイルから制御信号を得て所定の進角特性
を得ることが行なわれているが、電流遮断形の点火装置
では点火位置の前で１次電流制御用の半導体スイッチを
導通させた後このスイッチを遮断するため、低速時及び
高速時にそれぞれ導通信号と遮断信号とを発生する信号
コイルを必要用とし、これらの信号コイルを気筒数分だ
け用意すると発電機が著しく大形になる欠点があった。

本発明の目的は、特に低速時の消費電流を少なくし、ま
た各気筒毎に高速用及び低速用の信号コイルを１個ずつ
設けるだけで所定の点火動作を行なわせることができる
多気筒内燃機関用点火装置を提供することにある。

以下図示の実施例により本発明の点火装置を詳細に説明
する。

第１図は本発明の全体的構成を一般的に示したもので、
同図においてｌｕ，１ｖ及び１ｗはそれぞれ１次コイル
１ｐ及び２次コイル１ｓを有する第１、第２及び第３の
点火コイル、Ｐ１及至Ｐ３はそれぞれ第１乃至第３の点
火コイルの２次コイル１ｓに負荷された第１乃至第３の
点火プラグである。

第１乃至第３の点火プラグは機関の第１乃至第３の気簡
に取付けられており、この例では、第１の気筒→第２の
気筒→第３の気簡の順に点火が行なわれる。

２ｕ，２ｖ及び２ｗはそれぞれ第１、第２及び第３の１
次電流制御用半導体スイッチ（以下第１乃至第３の半導
体スイッチという。

）で、これらのスイッチはそれぞれ第１乃至第３の点火
コイルの１次コイル１ｐと直列に接続されている。

第１乃至第３の点火コイル１ｕ乃至１ｗの１次コイルと
第１乃至第３の半導体スイッチ２ｕ乃至２Ｗとの各直列
回路は互いに並列に接続され、これらの各直列回路の両
端にスイッチ３を介してバツテリの如き直流点火電源４
の出力が印加されている。

５ｕ，５ｖ及び５ｗはそれぞれ半導体スイツチ２ｕ，２
ｖ及び２ｗを制御する第１乃至第３の制御回路で、各制
御回路は後記する導通指令信号及び遮断指令信号がそれ
ぞれ入力されるＯＮ端子及びＯＦＦ端子を有Ｌ，ＯＮ端
子及びＯＦＦ端子にはそれぞれ信号が与えられたときに
相応する半導体スイッチをそれぜれ導通及び遮断させる
ように制御する。

６ｕ乃至６ｗ及び７ｕ乃至７ｗはそれぞれ機関の低速時
及び高速時における第１乃至第３の気簡の点火位置を定
める第１乃至第３の低速用タイミング信号ＬＵ乃至Ｌｗ
及び第１乃至第３の高速用タイミング信号ＨＵ乃至ＨＷ
を発生する第１乃至第３の低速用信号コイル及び第１乃
至第３の高速用信号コイルで、これらの信号コイルは例
えば機関と同期回転する磁石界磁回転形または誘導子回
転形の信号発電機内に配置される。

８ｕ乃至８ｗはそれぞれ第１乃至第３の低速用タイミン
グ信号ＬＵ乃至Ｌｗと第１乃至第３の高速用タイミング
信号ＨＵ乃至Ｈｗとが入力された第１乃至第３の遮断指
令用オア回路で、これらのオア回路はそれぞれ第１乃至
第３の制御回路５ｕ乃至５ｗのＯＦＦ端子に第１乃至第
３の遮断指令信号Ｊｕ乃至Ｊｗを与える。

９ｕ乃至９ｗはそれぞれ第ｌ乃至第３の制御回路５ｕ乃
至５ｗのＯＮ端子に第１乃至第３の導通指令信号Ｋｕ７
’７至Ｋｗを与える第１乃至第３の導通指令用オア回路
で、第１の導通指令用オア回路９ｕには第３の低速用タ
イミング信号Ｌｗと第２の高速用タイミング信号Ｈｖと
が入力されている。

また第２の導通指令用オア回路９ｖには第１の低速用タ
イミング信号Ｌｕと第３の高速用タイミング信号Ｈｗと
が入力され、第３の導通指令用オア回路９ｗには第２の
低速用タイミング信号Ｌｖと第１の高速用タイミング信
号Ｈｕとが入力されている。

上記装置において、機関のクランク軸が回転すると、第
１乃至第３の低速用信号コイル６ｕ乃至６ｗにはそれぞ
れ第２図ａ，ｃ及びｅに示すように低速用タイミング信
号Ｌｕ乃至Ｌｗが発生し、第１乃至第３の高速用信号コ
イル７ｕ乃至７ｗにはそれぞれ第２図ｂ，ｄ及びｆに示
すように高速用タイミング信号Ｈｕ，Ｈｖ及びＨｗが発
生する。

ここで低速用タイミング信号Ｌｕ−Ｌｗは比較的幅が狭
く、低速時でも波高値の高い信号であり、低速時におい
てこれらの信号Ｌｕ−Ｌｗが発生するとオア回路８ｕ〜
８ｗ及び９ｕ〜９ｗから出力される遮断指令信号Ｊｕ−
Ｊｗ及び導通指令信号Ｋｕ−Ｋｗが制御回路５ｕ〜５ｗ
を動作させるレベルに達するようになっている。

一方高速用タイミング信号Ｈｕ−Ｈｗは比較的幅が広く
、低速用タイミング信号よりも位相が進んでいるが、低
速時においてはその波高値が十分低く、低速時において
これらの高速用タイミング信号が発生してもオア回路８
ｕ〜８ｗ及び９ｕ〜９ｗから出力される指令信号ＪＵ−
Ｊｗ及びＫＵ−ＫＷは制御回路５ｕ〜５ｗを動作させる
レベルに達しないようになっている。

尚、第２図において横軸は機関のクランク軸の回転角を
示している。

また以下の説明では、各信号波形の正の半サイクルをタ
イミング信号として用いるものとする。

第２図に示した例では、機関の低速時に角度θ１で第１
の高速用タイミング信号Ｈｕ（第２図ｂに実線で示す。

）が発生すると、この信号はオア回路８ｕ及び９ｗに入
力されるが、前述のように低速時においてはこの高速用
タイミング信号Ｈｕのレベルが低いので遮断指令信号Ｊ
ｕ及び導通指令信号Ｋｗは制御回路５ｕ及び５ｗを動作
させるレベルに達しない。

次に角度θ２で第１の低速用タイミング信号ＬＵが発生
すると、この信号は第１の遮断指令用オア回路８ｕ及び
第２の導通指令用オア回路９ｖに入力され、これらのオ
ア回路から出力される遮断指令信号Ｊｕ及び導通指令信
号Ｋ■がそれぞれ角度θ２より僅かに遅れた角度θ２′
で制御回路５ｕ及び５ｖを動作させるレベルに達する。

以下同様に、機関の低速時においては、角度θ，及びθ
６で第２及び第３の低速用タイミング信号Ｌ■及びＬｗ
が発生すると、角度θ４及ひθ６より僅かに遅れた角度
θ４′及びθ６′において指令信号ＪＶ．Ｋｗ及びＪｗ
．ＫＵがそれぞれ制御回路５ｖ，５ｗ及び５ｗ ，５ｕ
を動作させるレベルに達する。

従って機関の低速時においては、角度θ６′において第
１の導通指令信号Ｋｕが制御回路５ｕを動作させ、第１
の半導体スイッチ２ｕを導通させて、ＷＥ， ２ 図ｇ
に実線で示したように第１の点火コイル１ｕに電源４か
ら１次電流■。

を流す。次に角度θ２′において第１の遮断指令信号Ｊ
ｕが制御回路５ｕを動作させて第１の半導体スイッチ２
ｕを遮断し、点火コイル１ｕの１次電流■。

を零にする。この電流の急変により点火コイル１ｕの鉄
心に大きな磁束変化が生じて２次コイル１ｓに高電圧が
誘起し、点火プラグＰ，に火花が飛んで第１の気簡の点
火が行なわれる。

またこの角度θ２′において第２の導通指令信号Ｋ■が
制御回路５ｖの動作レベルに達するので第２の半導体ス
イッチ２ｖが導通し、点火コイル１ｖに１次電流が流れ
る。

次に角度θ，′において第２の遮断指令信号Ｊｖが制御
回路５ｖを動作させて第２の半導体スイッチ２ｖを遮断
し、点火コイル１ｖの２次コイル１Ｓに高電圧を発生さ
せて第２の気簡の点火を行なわせる。

この角度θ，′においてはまた、第３の導通指令信号Ｋ
ｗが制御回路５ｗを動作させるため、第３の半導体スイ
ッチ２Ｗを導通させて第３の点火コイル１Ｗに１次電流
を流す。

次に角度θ６′において第３の遮断指令信号Ｊｗが制御
回路５Ｗを動作させて第３の半導体スイッチ２Ｗを遮断
し、第３の気簡の点火を行なわせる。

またこの角度θ６′において第１の導通指令信号Ｋｕが
制御回路５ｕを動作させ、第１の半導体スイッチ２ｕを
導通させる。

以下同様の動作が反復され、機関の第１乃至第３の気筒
が順次点火される。

次に機関の高速回転領域においては、高速用タイミング
信号の波高値が増大し、各高速用タイミング信号により
各指令信号が制御回路を動作させるレベルに達するよう
になるため、各半導体スイッチの導通位置及び遮断位置
（点火位置）は各高速用タイミング信号により定められ
るようになる。

即ち、角度θ１において第１の高速用タイミング信号Ｈ
が発生すると、この角度θ１より僅かに位相が遅れた
角度θ１′において第１の遮断指令信号Ｊｕが制御回路
５ｕを動作させるレベルに達し、第１の半導体スイッチ
２ｕを遮断させて第１の点火コイル１ｕの２次コイルに
高電圧を発生させる。

また角度θ１′において第３の導通指令信号Ｋｗが第３
の制御回路５ｗを動作させるレベルに達するため第３の
半導体スイッチ２Ｗを導通させて第３の点火コイル１ｗ
に１次電流■ツを流す。

次に角度θ３において第２の高速用タイミング信号Ｈｖ
が発生すると、この角度θ３より僅かに遅れた角度θ３
′において第２の遮断指令信号Ｊｖ及び第１の導通指令
信号Ｋｕがそれぞれ第２及び第１の制御回路５ｖ及び５
ｕを動作させるレベルに達し、第２の半導体スイッチ２
ｖが遮断し、第１の半導体スイッチ２ｕが導通ずる。

これにより第２の点火コイル１ｖの２次コイルに高電圧
が発生して第２の気筒で点火が行なわれ、第１の点火コ
イル１ｕに１次電流■。

が流れる。次に角度θ，においで第３の高速用タイミン
グ信号Ｈｗが発生すると、僅かに遅れた角度θ，′にお
いて第３の遮断指令信号Ｊｗ及び第２の導通指令信号Ｋ
ｖがそれぞれ第３及び第２の制御回路５ｗ及び５ｖを動
作させるレベルに達し，第３の半導体スイッチ２ｗが遮
断し、第２の半導体スイッチ２ｖが導通する。

これにより第３の点火コイル１ｗの２次コイルに高電圧
が発生し、第３の気筒で点火が行なわれる。

以下同様の動作が反復され、高速用タイミング信号によ
り各気簡の点火位置が定められる。

この場合高速用タイミング信号は幅が広く、回転数の上
昇に伴ってその波高値が増大すると、各遮断指令信号が
制御回路５ｕ〜５ｗを動作させるレベルに達する位相が
進むため、回転数の上昇に伴って点火位置が進む進角特
性が得られる。

第２図から明らかなように、本発明の装置においては、
低速時には常時１つの点火コイルに１次電流が流れるの
で、発電機の出力が低い低速領域での消費電力を少なく
することができる。

また高速領域においては低速時よりも長期間に亘って各
点火コイルにｌ次電流を流すので点火コイルに十分大き
なエネルギを与えることができ、十分な点火性能を得る
ことができる。

次に第３図は、第１乃至第３の半導体スイッチとしてゲ
ート・ターンオフサイリスク（以下ＧＴＯという。

）を使用した本発明の具体的な実施例を示したものであ
る。

同図において第１図の各部と同等の部分には同一の符号
を付してある。

第１の半導体スイッチ２ｕを構成するＧＴＯは点火コイ
ル１ｕの１次コイルと直列に接続され、このＧＴＯのゲ
ートカソード間にはコンデンサＣ１を介してサイリスタ
Ｔｈが並列接続されている。

コンデンサＣ，とサイリスクＴｈのアノードとの接続点
にはダイオードＤ１を介してｐｎｐ ｈランジスタＴｒ
１のコレクタが接続され、トランジスタＴｒ１のエミツ
タはスイッチ３を介して直流電源４に接続されている。

トランジスタＴｒ，のコレクタはまた抵ｆｌを介してＧ
ＴＯ２ｕのゲートに結合され、トランジスタＴｒ１が導
通状態になったとき電源４からトランジスタＴｒ，及び
抵抗Ｒ１を介してＧＴＯに点弧信号が与えられ、またダ
イオードＤ１を介してコンデンサＣＩが図示の極性に充
電されるようになっている。

トランジスタＴｒ１のベースは、抵抗Ｒ２を介してｎｐ
ｎトランジスタＴｒ２のコレクタに接続され、トランジ
スタＴ ｒ ２のエミツタはＧＴＯ２ｕのカソードに接
続されている。

上記コンデンサＣ，、サイリスタＴｈ、トランジスタＴ
ｒ，，Ｔｒ２、ダイオードＤ１、及び抵抗Ｒ，，Ｒ２に
より第１の制御回路５ｕが構成されている。

この制御回路５ｕのＯＦＦ端子はサイリスタＴｈのゲー
ト及びカソードであり、これらのＯＦＦ端子間にはダイ
オードＤ２及びＤ３からなる第１の遮断指令用オア回路
８ｕを介して第１の低速用信号コイル６ｕ及び第１の高
速用信号コイル７ｕの出力が印加されている。

また制御回路５ｕのＯＮ端子はトランジスタＴｒ２のベ
ース及びエミツタであり、これらのＯＮ端子間にはダイ
オードＤ４及びＤ５からなる第１の導通指令用オア回路
９ｕを介して第３の低速用信号コイル６ｗ及び第２の高
速用信号コイル７ｖの出力が印加されている。

他の第２及び第３の点火コイルに対応する各制御回路及
びオア回路も同様に構成され、各オア回路には第１図に
示したのと同様に信号コイルの出力が入力されている。

第３図の実施例において例えば第１の導通指令用オア回
路９ｕを介して第１の制御回路５ｕのトランジスタＴ『
２のペースエミツタ間（ＯＮ端子間）に信号が与えられ
ると、トランジスタＴｒ２が導通してトランジスタＴｒ
１にベース電流が流れる。

これによりトランジスタＴ ｒ １が導通し、直流電源
４からトランジスタＴｒ１及び抵抗Ｒ１を介してＧＴＯ
（第１の半導体スイッチ）２ｕに点弧信号が与えられる
。

従ってＧＴＯ２ｕが導通して点火コイル１ｕに１次電流
が流れる。

またこのときトランジスタＴｒ１、ダイオードＤ１、コ
ンデンサＣＩ及びＧＴＯ２ｕのゲート・カソードを通し
て電流が流れ、コンデンサＣ１が図示の極性に充電され
る。

次に第１の遮断指令用オア回路８ｕを通してサイリスタ
Ｔｈのゲートカソード間（ＯＦＦ端子間）に信号が与え
られるとサイリスクＴｈが導通し、このサイリスクを通
してコンデンサＣ１の両端電圧がＧＴＯ２ｕのゲートカ
ソード間に逆方向に印加される。

従ってＧＴＯ２ｕが遮断し、点火コイル１ｕの１次電流
が遮断されて点火コイルの２次コイルに高電圧が誘起し
て点火プラグＰ１に火花が生じる。

他の点火コイルに対応する制御回路の動作も全く同様で
ある。

尚機関の低速時及び高速時における各制御回路の関連動
作は第１図について説明したのと同様であるので説明を
省略する。

第４図は第１乃至第３の半導体スイッチとしてトランジ
スタを用いた実施例で、この実施例では第１乃至第３の
制御回路５ｕ〜５ｗとしてフリツプフロツプ回路が用い
られ、各フリツプフロツプ回路のセット端子ＳがＯＮ端
子として、またリセット端子ＲがＯＦＦ端子として用い
られている。

第４図の実施例では、制御回路５０〜５ｗを構戒するフ
リツプフロツプ回路のセット端子Ｓに導通指令信号が与
えられたときにこれらのフリツプフロツプ回路から得ら
れるハイレベルの出力によりトランジスタ２ｕ〜２ｗに
ベース電流が流れてこれらのトランジスタが導通し、リ
セット端子Ｒに遮断指令信号が与えられたときにフリツ
プフロツプ回路の出力が反転することによりトランジス
タ２ｕ〜２ｗが遮断して点火コイル１ｕ〜１ｗの２次側
に高電圧が発生する。

他の動作は第１図について説明したのと同様である。

上記の各実施例では、各点火コイルの２次コイルに１個
の点火プラグを接続しているが、第５図に示したように
、各点火コイルの２次コイル１ｓに２個の点火プラグを
負荷する、いわゆる同時点火方式を採用すれば６気筒内
燃機関の点火を行なうこともできる。

尚この場合、同時に火花が発生する２個の点火プラグを
櫓付ける気筒は、一方が点火時期にあるときに他方が排
気行程の終期にあるような条件を満す必要がある。

以上のように、本発明によれば、機関の低速時には３個
の点火コイルのうち１個の点火コイルにしか１次電流が
流れず、また高速時においても常時２個の点火コイルに
しか１次電流が流れないので、消費電力を少なくするこ
とができる。

しかも機関の高速時においては各点火コイルに低速時よ
りも長い期間１次電流を流すので、高速時における点火
性能を十分高くすることができ、機関の出力を高めるこ
とができる利点がある。

また各点火コイル毎に導通信号用コイルと遮断信号用コ
イルとの双方を設ける必要がなく、低速用及び高速用に
それぞれ１個ずつ信号コイルを設ければよいので、発電
機の大形化を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一般的構成を示すブロック図、第２図
ａ乃至ｉは第１図の各部の信号波形の一例を示す線図、
第３図及び第４図はそれぞれ本発明の異なる具体的実施
例を示す接続図、第５図は同時点火方式の要部を説明す
る接続図である。 １ｕ乃至１ｗ・・・・・・第１乃至第３の点火コイル、
２ｕ乃至２ｗ・・・・・・第１乃至第３の１次電流制御
用半導体スイッチ、４・・・・・・直流点火電源、５ｕ
乃至５ｗ・・・・・・第１乃至第３の制御回路、６ｕ乃
至６ｗ・・・・・・第１乃至第３の低速用信号コイル、
７ｕ乃至７ｗ・・・・・・第１乃至第３の高速用信号コ
イル、８ｕ乃至８ｗ・・・・・・第１乃至第３の遮断指
令用オア回路、９ｕ乃至９ｗ・・・・・・第１乃至第３
の導通指令用オア回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１乃至第３の順序でそれぞれ点火用高電圧を発生
   する第１乃至第３の点火コイルを備え、３気筒または６
   気筒の内燃機関を点火する多気筒内燃機関用点火装置に
   おいて、前記第１乃至第３の点火コイルに１次電流を供
   給する点火電源と、前記第１乃至第３の点火コイルの１
   次電流をそれぞれオンオフ制御するように設けられた制
   御町能な第１乃至第３の１次電流制御用半導体スイッチ
   と、前記第１乃至第３の点火コイルが点火する気簡の低
   速度における点火位置及び高速時における点火位置をそ
   れぞれ定める第１乃至第３の低速用タイミング信号及び
   第１乃至第３の高速用タイミング信号を発生する信号発
   生装置と、前記第１乃至第３の低速用タイミング信号と
   高速用タイミング信号とをそれぞれ入力として第１乃至
   第３の遮断指令信号を出力する第１乃至第３の遮断指令
   用オア回路と、前記第２の高速用タイミング信号と第３
   の低速用タイミング信号とを入力として第１の導通指令
   信号を出力する第１の導通指令用オア回路と、前記第３
   の高速用タイミング信号と第１の低速用タイミング信号
   とを入力として第２の導通指令信号を出力する第２の導
   通指令用オア回路と、前記第ｌの高速用タイミング信号
   と第２の低速用タイミング信号とを入力として第３の導
   通指令信号を出力する第３の導通指令用オア回路と、前
   記第１乃至第３の導通指令信号及び遮断指令信号をそれ
   ぞれ入力とＬ導通指令信号及び遮断指令信号がそれぞれ
   入力されたときに前記第１乃至第３の１次電流制御用半
   導体スイッチをそれぞれ導通及び遮断させる第１乃至第
   ３の制御回路とを具備したことを特徴とする多気筒内燃
   機関用点火装置。 ２ 前記第１乃至第３のｌ次電流制御用半導体スイッチ
   はゲートターンオフサイリスクである特許請求の範囲第
   １項に記載の多気筒内燃機関用点火装置。 ３ 前記第１乃至第３の制御回路はそれぞれ前記導通指
   令信号が入力されたときに前記ゲートターンオフサイリ
   スタに導通信号を与えるスイッチ回路と、前記スイッチ
   回路を介して充電されるコンデンサと、前記遮断指令信
   号が入力されたときに導通して前記コンデンサの両端電
   圧を前記ゲートターンオフサイリスクのゲートカソード
   間に逆方向に印加する遮断制御用半導体スイッチとを具
   備して成る特許請求の範囲第２項に記載の多気筒内燃機
   関用点火装置。 ４ 前記第１乃至第３の１次電流制御用半導体スイッチ
   はトランジスタからなる特許請求の範囲第１項に記載の
   多気筒内燃機関用点火装置。 ５ 前記第１乃至第３の制御回路はそれぞれセット端子
   及びリセット端子に前記導通指令信号及び遮断指令信号
   が入力されたフリツプフロツプ回路からなり、前記セッ
   ト端子に信号が与えられたときにハイレベルになる出力
   で前記トランジスタにベース電流を流して該トランジス
   タを導通させることを特徴とする特許請求の範囲第４項
   に記載の多気筒内燃機関用点火装置。