JPS6114477A - 機関点火時期制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は例えば船外機エンジン等の点火時期制御を電
気的に行い、しかも加速性・減速性の良好な機関点火時
期制御装置に関するものである。

〔従来技術〕

船外機等では良好な加速性・減速性が要求されるためス
ロットルと連動させて点火信号発電機を動かし、スロッ
トル開度に連動した点火時期を得、これにより要求を満
足させている。しかしガから、点火信号発電機を動かす
機構が複雑で、動きが固くなる等のトラブルが多く、定
期的な点検・保守が必要である等の欠点がある。

また、上記欠点の解消のため点火時期と電気的に制御す
る方式も使用されているが、通常の進角方式は回転数検
知式であり、機関の回転数が上昇あるいは下降し始めて
から進角あるいは遅角するものであるから、スロットル
操作に対する応答性が悪く、広く使用されるには至って
いない。

〔発明の概要〕

この発明は従来装置が有している上述の欠点を解消する
ためになされたもので、点火時期を設定するだめの信号
を発生する信号発生手段からの出力信号に基づいて点火
時期演算回路で点火時期の演算を行い、機関の回転数に
応じた進角特性を得ると共に、前記機関の回転数の増減
を電圧の増減に変換し、この電圧の単位時間当りの変化
量を検出して、この変化量が所定値以上になったときは
、前記点火時期演算回路の演算結果による点火時期より
もさらに進角または遅角させることにより、加速性・減
速性が良好で構造が簡単な機関点火時期制御装置を提供
することを目的としている。

〔発明の実施例〕

以下にこの発明の一実施例について第１図乃至第４図に
従って説明する。第１図はこの発明の−へ実施例による
機関点火時期制御装置の回路図である。第１図において
、（１）は機関（図示せず）と同期して回転する発電機
（図示せず）の発電コイルである。この発電コイル（１
）は機関の点火用電源として設けられており、その出力
はダイオード（２）で整流されコンデンサ（３）を充電
し、機関の点火時期においてサイリスタ（４）のゲート
に信号が入ることによりサイリスタ（４）が導通して前
記コンデンサ（３）の電荷が点火コイル（５）の−次コ
イル（５ａ）に放電され、二次コイル（５ｂ）に高電圧
を発生して点火プラグ（６）に放電するよう構成されて
いる。（７）は信号発生手段として設けられた信号コイ
ルであって、機関の回転に同期して一定の角度間隔で負
−正の２つの信号を発生する。この信号コイル（７）か
らの負波は抵抗（８）、ダイオード責９）を通流し、こ
れにより抵抗（８）に発生した電圧降下が点火時期の演
算用基準信号としてトランジスタ００のベースに供給さ
れる。

一方、ｍＪ記負負波り一定角度遅れて発生する正波はダ
イオードＱυ、抵抗（２）を介して前記サイリスタ（４
）のゲートに供給され第１の点火信号となる。

０は発電コイ／ｌ／　（１）の出力により一定電圧を作
り、回路に電源電圧ＶＣＣを供給する定電圧電源回路で
ある。抵抗（ａｌ　０４０ｎ、ｔ−ランラスタα０１後
述するＦＦ（２）、抵抗働、第１のオペアンプ鵠、コン
デンサａの、第２のオペアンプ（ト）、抵抗唱り第８の
オペアンプＱ］）、およびコンデンサ（ハ）により点火
時期演算回路（ハ）を構成している。

次に動作説明を行なう。前記信号コイル（７）の負波は
トランジスタ０１に加えられるが、信号が入る前の段階
ではトランジスタαＯは電源電圧ＶＣＣより抵抗α荀を
介して電流が供給されているのでＯＮ状態となっており
、フリップフロップ回路（以下ＦＦと称する）（ｌの８
端子電圧はローレベルとなって、Ｑ端子電圧はローレベ
ルとなっている。前記ＦＦＱＱのＱ端子からの出力が第
１のオペアンプα句の（−）端子に加わっているだめ、
オペアンプａＱの出力はハイレベルの信号を出力し、オ
ペアンプαＱの出力端子と（−）端子の間に設けられた
コンデンサａηは第１図の図示極性に充電される。一方
、第′１のオペアンプａＱの出力は第２のオペアンプ（
ト）の←）端子に加えられこれがハイレベ／Ｌ’！圧で
あるためにオペアンプＯ〜の出力端子からの信号はロー
レベルに保たれる。この状態で、０１Ｊ記信劣コイル（
７）の負波がトランジスタ００のベースに加わると１１
号゛巾の時間だけトランジスタα０はＯＦＦ状態となり
、抵抗Ｑ９を介して電諒市、圧ＶｃｃがＦＦＱＱのＳ端
子に加わりＦＦＱ！ｌ）のＱ端子からの出力はノ・イレ
ベルに転化して第１のオペアンプ０Ｑの（−）端子に加
えられる。このだめオペアンプαＱの出力はローレベ／
ＶＷ圧に転じコンデンサα力は放電を始める。コンデン
サα力の放電はその容量と放電回路を形成する抵抗（４
）および第１のオペアンプαＧの（＋）端子電圧■ｌの
値で決まる一定の時定数のもとに行われ、第１図のＡ点
の″混圧は徐々に低下する。Ａ点の電圧がオペアンプ（
ト）の（＋）端子電圧で決まる一定値まで低下すれば、
第２のオペアンプ０枠の出力端子はノ・イレベルに転じ
上上゛ＣＩＱのＲ端子に加わるのでＦＦＱ、！９のＱ端
子からの出カバ再びローレベルとなり、オペアンプＱｆ
ｌの（−）端子がローレベルとなる。これによって、オ
ペアンプａ０からの出力がハイレベルとなってコンデン
サα力は一定時定数で充電が開始されＡ点の電圧は徐々
に上昇する。続けて信号コイル（７）の負波が発生ずる
と同様動作を信号コイル（７）の信号発生の度毎に繰り
返す。

第２図は以上の動作を図にしたもので横軸に回転角、縦
軸に電圧をとり、第１図Ａ点の動作を示している。時刻
ｔ。において信号コイル（７）より負波が加わり、前記
の通りコンデンサα力が放電して、Ａ点の電圧ｖＡが第
２図に示す如く低下を始める。

Ａ点電圧が時刻ｔ２でｖ２つまり第１図のオペアンプＱ
〜の（＋）端子電圧に達するとオペアンプ（ト）の出力
は反転してハイレベｐとなり前述の通りＦＦＱＱのＱ端
子からの出力をローレベルとしオペアンプαＱの出力を
ハイレベルとするのでコンデンサσ旧よ再び充電されＡ
点電圧は第２図に余す如く上昇し１３＝−＝　１０で再
び信号コイ／Ｉ／（７）の負波を受けて放電を始める。

ここで、第２図に示す充放電により画かれる軌跡三角形
ａｂｃはａｃ間が８６０°で、ａの角度つまり放電時定
数、およびｂの角度つまり充電時定数が回路定数で決め
られることから相似の三角形を画き、回転速度の如何に
かかわらずｔｏ−１２間の角度は一定であり定角度発振
となっている。

第１図に戻り２１）は第８のオペアンプであり、その（
−）端子は１）ＩＪ記Ａ点の電圧ｖＡを入力としく＋）
端子はＦＦ回路ｇ５のＱ端子電圧を抵抗に）、（ハ）に
て分圧した■３する電圧を入力としている。第３のオペ
アンプＣ２１）の（−）端子電圧つまりＡ点の電圧がオ
ペアンプ０１）の（”）　４ｊ子電圧Ｖ３マで低下した
時点でオペアンプＱυの出力はハイレベルに転じ、コン
デンサＱ４を介して微分波形が前記サイリスタ（４）の
ゲートに加わり第２の点火信号となる。第２図における
時刻ｔ４がＡ点電圧と■３の交点であり第２の点火１８
号の発生点である。電圧■３は一定であり、回転の上昇
と共に一回転の時間が短くなるので一定の時定数で充放
電を繰り返すコンデンサα力の充電電圧つまりＡ点電圧
の最高値は低下し、Ａ点電圧と■、の交点であるｔ４は
回転の上昇と共にｔ。に近づき、ついにはｔｏに達し更
に回転が上昇すればＡ点電圧は■３より高くなり得ず、
第２の点火信号はオペアンプ０］）に（刊端子電　が加
わった時点つまりｔ。位置に固定される。したがって第
２の点火信号は■２および■３の値で決まる一定回転ま
で進角し一定回転以上ではオ０に固定される特性をもつ
。

一方、トランジスタ００のコレクタ電圧は抵抗（４）を
介して第４のオペアンプ（ロ）の（−１−１端子に印加
されている。オペアンプ（イ）の（−）端子にはトラン
ジスタＱ［＋がＯＦＦ状態の時のコレクタ電圧とＯＮ状
態の時のコレクタ電圧の中間の電圧■４が印加されてい
る。

イア；号コイル（７）の負波が加わりトランジスタ００
がＯＮ状態からＯＦＦ状態に転するとオペアンプ（ホ）
の（＋）端子にはハイレベルの電圧が加わり（−）端子
電圧よりも高くなり出力はハイレベルに転じコンデンサ
（ハ）を通じてサイリスク（４）のゲートに加わり第８
の点火信号となる。第８の点火信号は前述の通りトラン
ジスタ００がＯＮ状態からＯＦＦ状態に転じた時点即ち
第２図ｔ。点にて発生する。トランジスタθＯがＯＦＦ
状態からＯＮ状態に戻るとオペアンプ（イ）の（＋）端
子電圧はローレベルとなりオペアンプ（イ）の出力はロ
ーレベルに戻る。

第８のオペアンプ（ト）の出力は１回転に１回短時間の
ハイレベルパルスを発生する。これは第２図を見ると明
らかであるが、オペアンプ（ト）の（−）端子電圧即ち
Ａ点電圧が（十）端子電圧即ち■２よりも低くなるとオ
ペアンプ（財）の出力はハイレベルに転じよって前述の
通りＡ点電圧は上昇する。Ａ点電圧が」二昇するとオペ
アンプ（ト）の基準電圧ｖ２よりもＡ点電圧が高くなり
オペアンプ（ト）の出力はローレベルに転する。この様
にオペアンプ（ト）の出力は第２図ｔ２点（ζて電源電
圧ＶＣＣによって定まる一定のハイレベルパルスを発生
する。前記ハイレベルパルスはダイオード（２俤、ｇ抗
呵、コンデンサＧ］）、および抵抗０りからなる周波数
−電圧変換回路（Ｆ−Ｖ変換回路）０３）により機関の
回転数に比例した直流電圧に変換される。Ｆ−Ｖ変換回
路瞥の出力電圧は抵抗＋３４１　ｔａａ（ト）、コンデ
ンサの７）、第５のオペアンプ（９）から成る電圧変化
量検出回路体９）に入力される。第５のオペアンプ□□
□の（＋）端子にはＦ−Ｖ変換回路（転））の出力電圧
を抵抗（賞□□□で分圧した電圧が印加されており、一
方←）端子には抵抗−を介してＦ−Ｖ変換回路（ト）の
出力電圧が印加され、（−）端子とアース間にコンデン
サのηが接続されている。機関の回転数が一定の時はＦ
−Ｖ変換回路−の出力電圧は一定であるためコンデンサ
＠ηの端子電圧はＦ−Ｖ変換回路（３３）の出力電圧と
同じになっている。したがってオペアンプ怒の（＋）端
子電圧よりも（→端子電圧の方が高くなってオペアンプ
＠（へ）の出力はローレベルとなる。オペアンプ（ト）
の出力端子はダイオード（４０）を介して第４のオペア
ンプ勾の（＋）端子に接続されており、オペアンプ（３
８１の出力電圧がローレベルの時はダイオード（４０）
を通じてオペアンプに）の（＋）端子の電圧もローレベ
ルに保持される。したがってオペアンプ（イ）の出力は
ローレベルを保っている。

今、機関の回転数が急加速により急速に高くなると、Ｆ
−Ｖ変換回路（転））の出力電圧は回転数に比例して上
昇し、オペアンプ□□□の（＋）端子電圧もそれにつれ
急速に上昇する。しかしオペアンプ（支）の（−）端子
にはコンデンサ位が接続されているため、（−）端子電
圧は急には上昇せず、抵抗（鏝を通じて流れ　　　へる
充電電流によって充電されゆるやかに上昇する。

このため、（−）端子電圧よりも（＋）端子電圧の方が
高くなり、オペアンプ贈の出力はハイレベルに転する。

オペアンプの８１からのハイレベルの出力信号はダイオ
ード（４０）によってオペアンプ（財）への流出を阻止
されている。したがって、オペアンプ（イ）は抵抗ｆ２
６１を通じて供給されるトランジスタαＯのコレクタ電
圧にのみ応答する様になり、前述の通りオペアンプ（イ
）は第２図ｔ。点にて第８の点火信号をサイリスク（４
）に供給する。以上の電圧変化量検出回路＠９）の動作
を第８図により説明するに、横軸は時間であり、Ｂ、Ｃ
，Ｉ）、Ｅは、それぞれ第１図中のＢ点。

Ｃ点１Ｄ点および８点の電圧を示す。

今ｉｌ＋　にて機関の回転数が上昇するとＢ点電圧は回
転に応じて第８図Ｂの如く上昇し、これに応答して０点
、Ｄ点電圧も第３図Ｃ，Ｄの如く上昇するが前述の通り
Ｄ点電圧はコンデンサいηのため上昇が遅れ１１２にて
Ｃ点電圧とＤ点電圧の大小関係が逆転しオペアンプ（３
８１の出力端子即ち８点には第３図Ｅに示す様にハイレ
ベルの出力が発生する。

１１３にて再びＣ点電圧とＤ点電圧が逆転するとＥ点電
圧はローレベルに戻る。次に機関の回転数がゆつくりと
上昇した場合の動作を説明するにｔ１４にて機関の回転
数が上昇しＢ点電圧が上昇しているが電圧の上昇がゆる
やかであるためＤ点電圧はＢ点電圧よりも大きな遅れを
生ずること無く上昇していくためＣ点電圧とＤ点電圧の
大小関係は逆転せずよってＥ点の電圧はローレベルを保
ったままとなる。この様に急加速時にのみＥ点の電圧は
ハイレベルとなる。

第１図に示す機関点火時期制御装置による点火時期特性
を第４図に示す。図に於て、Ｆは定常状態あるいはゆる
やかな加速時の点火時期特性であ　・す、Ｇは急加速時
の点火時期特性である。

以上の様に、この実施例では、機関の回転数が定常状態
あるいはゆるやかな加速時には信号コイ／Ｉ／（７）か
らの第１の点火信号と点火時期演算回路（ハ）からの第
２の点火信号でサイリスク（４）はトリガされているが
、急加速時には第８の点火信号が供給されて機関の回転
に係わらず進角した位置にて点火火花が発生するので、
機関の加速性が向上する。

また、外部に加速を検出する素子、例えばスロッｌ−ル
の開度を検出するスロットルレボうδイコンセンサ等の
機械的構造物が全く不要で、信頼性が高く、保守の必要
が無い等の長所を有する。

以上の実施例は急加速時に点火時期を進角させる様にし
たものであるが、次に急減速時に点火時期を遅角させる
この発明の他の実施例について説明する。第５図はその
実施例を示す回路図であり、図中、第１図と同一符号部
分は同一の動作をするので説明は省略し、第１図と異る
部分についてのみ説明する。

第５図に於てＦ−Ｖ変換回路（３３１の出力電圧は抵抗
１４１ｉ　（４２１、コンデンサ１４３）、オペアンプ
←褐から成る電圧変化量検出回路（州に入力される。オ
ペアンプ（個の（＋）端子にはＦ−Ｖ変換回路贈の出力
電圧がそのまま印加され、（＝）端子には抵抗←ｌ　ｆ
４２１で分圧された電圧が印加され、コンデンサ瞥はｍ
Ｊ　Ｅ分圧電圧まで充電されている。この様な構成のだ
め、Ｆ−Ｖ変換回路Ｃ３）の出力電圧が定常状態の時は
オペアンプ（個の（＋）・（−）端子電圧の大小関係は
（＋）端子電圧〉←）端子電圧の関係に有り、したがっ
てオペアンプ（４４）の出力はハイレベルとなっている
。オペアンプ１４４１からのハイレベルの出力信号はダ
イオード囮によって阻止されているので流れず、オペア
ンプＬ２］）の（＋）端子電圧は■３に保持され、第１
図に示す点火時期制御装置について詳述した通りオペア
ンプ？υは第２の点火信号を出力する。次に、機関の回
転数が急減速した場合、Ｆ−Ｖ変換回路（３３）の出力
電圧は機関の回転数に応じて急低下するがオペアンプｆ
４４）の（〜）端子にはコンデンサ（ト）が接続されて
いるため、その端子電圧は急低下せず、抵抗＋４１１ｆ
Ｑを介して放電することによりゆるやかに低下していく
。

このため、オペアンプ帆の（＋）・←）端子電圧の大小
関係は急減速時（＋）端子電圧〈（−）端子電圧となり
、副ペアツブ圓の出力はローレベ／しに転する。オペア
ンプ（４４）の出力がローレベルとなるとダイオード（
４６）を介してオペアンプ（財）の（＋）端子は接地さ
れてローレベルとなるので、オペアンプ■υの出力ｉ、
ｔｏ　−レベル状態となり第２の点火信号を発生しなく
なり、点火時期の遅い第１の点火信号で点火される様に
なる。機関の回転数がゆるやかに低下した時は、コンデ
ンサ（４３）の端子電圧は大きな遅れを生じることなく
低下していくので、オペアンプＨの（＋）（−）端子電
圧の太ｌ」・関係は変化せず、オペアンプ（１４）は・
・イレベルを保ち続ける。

ル、上の実施例にては急減速時には第２の点火信号が発
生しなくなり第１の点火信号で点火、即ち遅角するので
機関の回転数がすみやかに低下し減速性が良くなる。第
５図に示すこの発明の他の実施例による点火時期制御装
置の点火時期特注を第６図に示す。

第６図において、■は定常時あるいはゆるやかな減速時
の点火時期特性Ｊは急減速時の点火時貼特１生である。

次に、この発明の更に他の実施例として、電圧変化量検
出回路の出力で点火時期演算回路の基準電圧を変化させ
て点火時期を切り換える場合について第７図に従って説
明する。

第７図において、電圧変化量検出回路（４５１の動作は
既に第５図に示す実施例で詳述した通りであり、急減速
時に於てオペアンプ（４４）の出力電圧はローレベルと
なる。したがって、オペアンプ（４４）の出力電圧を抵
抗各ηを介して受けているトランジスタ瞥は急減速時に
限りＯＦＦする。オペアンプ（ト）の（＋）端子は抵抗
１４９）　（５０）及びいυにて分圧された電圧が印加
される様になっており、トランジスタ６〜がＱＮ時とＯ
Ｆ　Ｆ時では分圧比が異り電圧ｖ２が異る。図の構成に
おいては、トランジスタ（昏がＯＦＦ時はトランジスタ
鵠がＱＮ時よりもオペアンプ（へ）の（＋）端子電圧■
、は高くなる。オペアンプＯＩＣの（＋）端子電圧ｖ２
は第】図及び第２図の説明で詳述の通り、第２図におけ
る三角形ａｂｃの頂点すの電圧となっており、この電圧
が変化することは三角形ａｂＣが上下方向に移動するこ
とを意味する。第２の点火信号は三角形ａｂｃの電圧が
■、よりも低下した時に発生することは説明法であるの
で、三角形ａｂｃが上下方向に＃動することは即ち第２
の点火信号が発生する位置が移動することを意味する。

第７図の実施例では、急減速時にトランジスタ（４Ｑが
０ＦＦ−ｊるとオペアンプ（ト）の（＋）端子電圧ｖ２
は上昇し、よって第２図に於る三角形ａｂｃが上方向に
移動するためＶ３との交点ｔ４は右方向へ移動しよつて
点火時期は遅角することになる。従って第５図の実施例
と同様、機関の急減速性が向上する。

ナオ、以上は急減速時に遅角させる場合についての実施
例であったが、基準電圧を変えて急加速時に進角させる
ことも可能である。例えば、第１図のオペアンプ（３８
）の出力端子は急加速時にのみハイレベルとなるが、こ
の電圧を第７図のトランジスター〇に印加すると、トラ
ンジスタ（４〜は急加速時のみＯＮししたがってオペア
ンプ（ト）の（＋）端子電圧は低下し、第２図に於る三
角形ａｂｃは下方向に移動する。これによつ゛て、■３
との交点、即ち、第２の点火信号は左方向に移動し進角
する。また第７図に示す実施例は第１図に於る電圧■２
を切り換える様にしたが、第２の点火信号は三角形ａｂ
ｃの電圧がＶ３より低下した時に発生するので■ｓを変
えることによっても点火信号の発生位置は変る。さらに
Ｖｌは抵抗翰、コンデンサ助と共に三角形ａｂＣの大き
さを決定する要素になっているため、■１を切り橘える
ことによって三角形ａｂｃの大きさを変え第２の点火信
号の発生位置を切り換えることも可能である。

〔発明の効果〕

以上の様に、この発明では、点火時期を設定するだめの
信号を発生する信号発生手段からの出力信号に基づいて
点火時期演算回路で点火時期の演算を行い、機関の回転
数に応じた進角特性を得ると共に、前記機関の回転数の
増減を電圧の増減に変換し、この電圧の単位時間轟りの
変化量を検出して、この変化量が所定値以上になったと
きは前記点火時期演算回路の演算結果による点火時期よ
りもさらに進角するようにしたので、加速性、減速性が
良好で構造が簡単な機関点火時期制御装置を提供できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による機関点火時期制御装
置の回路図、第２図及び第８図は第１図の回路の動作を
説明する波形図、第４図は第１図に示す点火時期制御装
置による点火時期特性図、第５図はこの発明の他の実施
例による点火時期制御装置の回路図、第６図は第５図に
示す制御装置による点火時期特性図、第７図はこの発明
の更に他の実施例による点火時期制御装置の回路図であ
るＬ 図中、（１）・・・点火用電源、（４）・・・スイッチ
ング素子、（５）・・・点火コイル、（７）・・・信号
発生手段、に）・・・点火時期演算回路、（転））・・
・周波数−電圧変換回路、！９）ｆ４（へ）・・電圧変
化量検出回路である。 なお図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）機関の回転に応じて電圧を発生し、前記機関の点
   火に必要な電力を供給する点火用電源、この点火用電源
   からの電力を点火コイルへ所定の時期に供給または遮断
   するスイッチング素子、前記機関の回転に応じて点火時
   期を設定するための信号を発生する信号発生手段、この
   信号発生手段からの信号に基づいて点火時期を演算し、
   点火信号を前記スイッチング素子に出力すると共に、前
   記機関の回転数に応じてパルス信号を出力する点火時期
   演算回路、この点火時期演算回路からのパルス信号の周
   波数に応じた電圧を出力する周波数−電圧変換回路、お
   よびこの周波数−電圧変換回路の出力電圧の単位時間当
   りの変化量を検出し、この変化量が所定値以上になつた
   ときに出力信号を発生する電圧変化量検出回路を備え、
   前記機関の急加速時または急減速時には前記電圧変化量
   検出回路からの出力信号に応じて前記機関の点火時期を
   決めるようにしたことを特徴とする機関点火時期制御装
   置。
2. （２）電圧変化量検出回路は周波数−電圧変換回路から
   の出力電圧の上昇方向の電圧変化を検出し、変化量が所
   定値未満の時は点火時期演算回路からの点火信号発生位
   置を点火時期とし、変化量が所定値以上の時は信号発生
   手段からの出力のうち前記点火時期演算回路の演算基準
   信号となつている信号の発生位置を点火時期とする特許
   請求の範囲第１項記載の機関点火時期制御装置。
3. （３）電圧変化量検出回路は周波数−電圧変換回路から
   の出力電圧の減少方向の電圧変化を検出し、変化量が所
   定値未満の時は点火時期演算回路からの点火信号発生位
   置を点火時期とし、変化量が所定値以上の時は前記点火
   時期演算回路からの点火信号を無効とし前記点火時期演
   算回路からの点火信号発生位置よりも遅れた位置に発生
   する信号位置を点火時期とする特許請求の範囲第１項記
   載の機関点火時期制御装置。
4. （４）電圧変化量検出回路の出力信号により点火時期演
   算回路の基準電圧を変化させることにより点火時期を切
   り換える構成とした特許請求の範囲第１項記載の機関点
   火時期制御装置。