JP2000213443A - 内燃機関の点火装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部電源を用いず、かつ点検整備を容易にす
る。 【解決手段】 エンジンの出力軸に基づく永久磁石１０
の回転に伴い、一次コイル１６−１に誘導電圧が発生す
る。一方、エンジンの出力軸に基づく突起部３６−１、
３６−２の回転に伴い、電磁ピックアップ３２に誘導電
圧が発生し、これによって、スイッチング素子２２−
１、２２−２がオンオフされる。このスイッチング素子
２２−１、２２−２のオフのタイミングを点火タイミン
グとすることで、一次コイル１６−１に流れる電流が急
激に遮断され、二次コイル１６−２に大電圧が発生し、
これが点火プラグ１８に印加される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の出力軸
の回転に基づく点火電力用永久磁石の回転運動によって
一次コイルに誘電電流を流し、この誘電電流を遮断する
ことによって二次コイルに誘導電圧を発生させ、この誘
導電圧を内燃機関の点火プラグに印加する内燃機関の点
火装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、内燃機関（エンジン）の点火
装置として、マグネト点火装置が知られている。このマ
グネト点火装置では、内燃機関の出力回転軸に永久磁石
を取り付け、この永久磁石の近傍に一次コイルを配置す
る。これにより、永久磁石の回転運動に基づく磁界の変
化により、一次コイルに誘電電流が流れる。そして、一
次コイルの電流経路にスイッチを設け、このスイッチに
より一次コイルに流れる電流をエンジン点火タイミング
で定期的に遮断する。この電流の遮断という大きな電流
量変化によって、一次コイルと対向する二次コイルに大
きな誘導電圧が発生する。そこで、この二次コイルの誘
導電圧を内燃機関の点火プラグに印加し、点火プラグに
おいて放電を生起する。

【０００３】ここで、一次コイルに流れる電流を遮断す
るスイッチの駆動には、各種の制御装置、例えばマイク
ロコンピュータを利用することができ、特開平６−３０
７３１８号公報等では、マイクロコンピュータにおいて
一次コイル電流を検出して点火タイミングを決定し、ト
ランジスタスイッチをオフする構成をとっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ここで、マイクロコン
ピュータ等は、通常外部電源により駆動される。従っ
て、外部電源の故障により点火が行えなくなる。さら
に、コンピュータ自体の故障によっても点火が行えなく
なる。自動車等の点火プラグ制御では、このような故障
により点火が行えなくなってもあまり問題とならない
が、航空機用の点火装置では、このようなことはあって
はならない。

【０００５】そこで、外部電源を用いず、またより信頼
性の高いハードの回路で、スイッチのオンオフを行う必
要がある。このため、従来の回路では、エンジン出力軸
にカムを設けるとともに、このカムによって、オンオフ
制御される機械的ブレーカが上述のスイッチとして採用
されていた。

【０００６】しかし、機械的ブレーカは、アーク放電な
どによる損傷がはげしいため寿命が短く、点検整備等に
手間がかかるという問題点があった。

【０００７】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、外部電源などを用いず、かつ点検整備などが容易
な内燃機関の点火装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、内燃機関の出
力軸の回転に基づく点火電力用永久磁石の回転運動によ
って一次コイルに誘電電流を流し、この誘電電流を遮断
することによって二次コイルに誘導電圧を発生させ、こ
の誘導電圧を内燃機関の点火プラグに印加する内燃機関
の点火装置において、一次コイルに流れる電流の導通ま
たは遮断を制御する半導体スイッチング素子と、前記出
力軸の回転に基づいて半導体スイッチング素子をオンオ
フさせる信号を発生させる素子駆動信号発生手段と、を
有し、前記素子駆動信号発生手段において、点火プラグ
に点火すべきタイミングで半導体スイッチング素子がオ
ンからオフに切り替わるように素子駆動信号を発生する
ことを特徴とする。

【０００９】このように、本発明によれば、内燃機関の
出力軸の回転に基づいて、半導体スイッチングをオンオ
フする制御電流を発生する。従って、点火制御に外部電
源を必要としない。また、内燃機関により回転に基づい
て、半導体スイッチング素子をオンオフする信号を発生
するため、点火時期の設定が確実、容易である。また、
外部の電源や特別の駆動回路を必要とせず回路が非常に
簡単でよいというメリットも得られる。

【００１０】そして、半導体スイッチング素子として、
ＭＯＳＦＥＴを用いることができる。このＭＯＳＦＥＴ
は、バイポーラトランジスタのようなスイッチング素子
に比べ、オン時の導通抵抗が小さい。このため、導通時
にブレーカに近い性能（抵抗が小さい）を得ることがで
きる。また、ＭＯＳＦＥＴのオン、オフ（導通、非導
通）状態を作り出すには、ゲートソース間電圧をスレッ
シュ電圧以上に印加することで行える。そして、消費電
流は極めて少ないため、その制御が非常に容易である。
従って、バイポーラトランジスタのように、負荷電流に
応じて比較的大きなベース電流を流す必要がなく、さら
に素子の応答速度が早いという特徴も得られる。従っ
て、動作タイミングは、従来のブレーカと同様のものに
できる。

【００１１】また、素子駆動信号発生手段である電磁ピ
ックアップによって発生するアナログ信号をデジタル信
号にするための比較器を設け、この比較器の出力信号に
よって、前記半導体スイッチング素子がオンオフされる
と共に、点火電力用永久磁石の回転運動によって発生す
る誘導電流によって充電され、前記比較器にその作動用
の電力を供給する比較器作動用電源部を有することが好
適である。

【００１２】これにより、素子駆動信号発生手段である
電磁ピックアップによって発生した正弦波が、矩形波に
変換され、これがスイッチング素子に印加される。従っ
て、スイッチング素子のオンオフ動作が、機械的なブレ
ーカにより近いものになり、スイッチング素子のスイッ
チング損失を大幅に低減することができる。また、この
比較器の電源に特別なものが不要である。

【００１３】また、前記一次コイルに電流を供給する外
部電源と、この外部電源からの電流が一次コイルに供給
されるときに、前記半導体スイッチング素子のオンオフ
を制御する第２素子駆動信号を、前記素子駆動信号とは
独立に発生する第２の素子駆動信号発生手段と、を有す
ることが好適である。

【００１４】これによって、点火時期を任意に制御する
ことができ、内燃機関の運転状況に応じて点火時期を最
適なものに変更できる。例えば、始動時には、通常運転
時に比べ上死点に近いタイミングで点火したいという要
求がある。第２素子駆動信号により、これを達成するこ
とができる。また、通常運転時においても、点火タイミ
ングを変更でき、また第２素子駆動信号がない場合に
は、永久磁石による誘導電圧に基づく通常の点火が行え
る。

【００１５】また、本発明は、内燃機関の出力軸の回転
に基づく点火電力用永久磁石の回転運動によって一次コ
イルに誘電電流を流し、この誘電電流を遮断することに
よって二次コイルに誘導電圧を発生させ、この誘導電圧
を内燃機関の点火プラグに印加する内燃機関の点火装置
において、一次コイルに流れる電流の導通または遮断を
制御する半導体スイッチング素子と、前記一次コイルに
流れる誘導電流に基づいて前記半導体スイッチング素子
をオンさせる素子オン信号発生手段と、前記出力軸の回
転に基づいて半導体スイッチング素子をオフさせる信号
を発生させる素子オフ信号発生手段と、を有し、前記素
子オン信号発生手段及び素子オフ信号発生手段により、
点火プラグに点火すべきタイミングで半導体スイッチン
グ素子がオンからオフに切り替わるように素子駆動信号
を発生することを特徴とする。

【００１６】このように、本発明では、一次コイルに流
れる誘導電流により、スイッチング素子をオンするの
で、一次コイルに必要なタイミングで所定の電流を流す
ことができる。そして、スイッチング素子をオフする信
号は、出力軸の回転に基づいて動作する別の信号発生手
段により発生する。従って、スイッチング素子のオンオ
フを別々に設定することができ、タイミング設定の自由
度を高め、適切なタイミングでスイッチング素子をオン
オフすることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）について、図面に基づいて説明する。

【００１８】「第１実施形態」図１に第１実施形態の構
成を示す。永久磁石１０からなる回転円盤１２は、内燃
機関であるエンジン（図示省略）の出力回転軸であるマ
グネト軸１４に取り付けられている。この回転円盤１２
の近傍には、点火コイル１６の一次コイル１６−１が配
置されており、永久磁石（点火電力用永久磁石）１０の
移動に伴い、一次コイル１６−１に誘導電流が流れる。
すなわち、マグネト起電力が得られる。

【００１９】また、一次コイル１６−１には、二次コイ
ル１６−２が鉄心を介し配置されており、一次コイル１
６−１に流れる一次側電流により誘導された二次側電流
が二次コイル１６−２に流れる。二次コイル１６−２の
一端（下側端）は、点火プラグ１８の一端に接続されて
おり、点火プラグ１８の他端はアースされている。従っ
て、二次コイル１６−２に発生した誘導電圧が点火プラ
グ１８に印加される。

【００２０】一次コイル１６−１の一端（上側端）及び
二次コイル１６−２の点火プラグ１８に接続されている
端部とは反対側の端部（上側端）は、共通接続されてい
る。また、一次コイル１６−１の下側端はアースに接続
されている。一次コイル１６−１の上側端と下側端の間
には、２つのダイオード２０−１及び２０−２が直列接
続して配置されている。上側のダイオード２０−１は、
カソードが一次コイル１６−１の上側端に接続され、下
側のダイオード２０−２のカソードは一次コイル１６−
１の下側端に接続され、両ダイオード２０−１、２０−
２のアノード同士が接続されている。

【００２１】また、一次コイル１６−１の上側端と下側
端の間には、２つのスイッチング素子２２−１、２２−
２が直列接続して配置されている。スイッチング素子２
２−１、２２−２は、両方ともＮチャンネルのＭＯＳＦ
ＥＴで構成されている。そして、ダイオード２０−１、
２０−２の中間点と、スイッチング素子２２−１、２２
−２の中間点は、接続されている。そこで、スイッチン
グ素子２２−１のソースドレイン間をダイオード２０−
１が接続し、スイッチング素子２２−２のソースドレイ
ン間をダイオード２０−２が接続している。

【００２２】スイッチング素子２２−１、２２−２のゲ
ート間には、抵抗２４−１、２４−２の直列接続が配置
されている。さらに、抵抗２４−１と、２４−２の中間
点は、スイッチング素子２２−１と２２−２の中間点に
接続されるとともに、スイッチング素子２２−１、２２
−２のゲート間は短絡されている。

【００２３】さらに、抵抗２４−１の上側端には、抵抗
２６を介しダイオード２８のカソード、抵抗３０の上側
端及び素子駆動信号発生手段としての電磁ピックアップ
３２の一端が接続され、ダイオード２８のアノード、抵
抗３０の下側端及び電磁ピックアップ３２の他端は、す
べて抵抗２４−１の下側端に接続されている。そして、
電磁ピックアップ３２の近傍には、エンジンの出力回転
軸に取り付けられた回転円盤３４が配置されている。こ
の回転円盤３４は、磁性体で構成されており、一対の突
起部３６−１、３６−２を有している。

【００２４】従って、マグネト軸１４の回転に伴い、突
起部３６−１、３６−２が電磁ピックアップ３２の近傍
を通過する。これによって、電磁ピックアップ３２に誘
導電圧が発生する。この電磁ピックアップ３２の出力電
圧は、図２下段に示すような正弦波になる。

【００２５】ここで、電磁ピックアップ３２は、図３に
示すように、永久磁石９０と、この永久磁石９０の磁束
を導くコア９２と、このコア９２の細径部９２ａに巻回
されたコイル９４からなっている。永久磁石９０は、図
における上下方向に磁極ＮＳが配置されている。

【００２６】この細径部９２ａの先端に対向する位置に
回転円盤３４が配置されており、回転円盤３４の回転に
伴い、突起部３６−１、３６−２が交互に近づき、離れ
ることを繰り返す。そして、突起部３６−１、３６−２
が細径部９２ａの先端に近づくことによって、永久磁石
９０による磁束が、細径部９２ａ側に引かれ、コイル９
４内を貫く磁束量が増加する。

【００２７】コイル９４には、磁束の変化に応じて電流
が流れるため、突起部３６−１または３６−２がコイル
９４に近づいてくるときに、一方向の電流が流れ、遠ざ
かる時に他の方向の電流が流れ、突起部３６−１または
３６−２が細径部９２ａの先端に対向する位置において
電流が０になる。図２の例では、近づくときに正の電流
が流れ、遠ざかるときに負の電流が流れる。

【００２８】そして、この電磁ピックアップ３２の出力
電圧が、基本的には、スイッチング素子２２−１、２２
−２のゲートに印加されることになる。ここで、スイッ
チング素子２２−１、２２−２は、ゲート電圧がソース
電圧に比べ所定以上（スレッシュ電圧（例えば５Ｖ）以
上）となることでオン（導通）する。従って、図２中段
に示すように、電磁ピックアップ３２の出力電圧が、ス
レッシュ電圧以上になった時（図におけるａ点からｂ点
の間）にスイッチング素子２２−１、２２−２が導通さ
れる。なお、回転円盤３４には、２つの突起部３６−
１、３６−２が設けられているため、電磁ピックアップ
３２からはマグネト軸１４の半回転が１周期となる正弦
波が出力される。従って、マグネト軸１４の１回転で、
２回スイッチング素子２２−１、２２−２がオンする。
なお、一次コイル１６−１の電流は、上段に示すよう
に、スイッチング素子２２−１、２２−２のオンで徐々
に上昇し、オフで瞬時に０に戻る。そこで、このスイッ
チング素子２２−１、２２−２がオフされるタイミング
が点火プラグ１８の点火のタイミングになる。

【００２９】ここで、抵抗３０は、電磁ピックアップ３
２の出力信号が、スイッチング素子２２−１、２２−２
の入力容量と干渉を生じないように安定化のために設け
たものである。また、ダイオード２８は、電磁ピックア
ップ３２の出力信号の過電圧から保護するためのもので
あり、通常１０Ｖ程度に設定される。すなわち、ダイオ
ード２８の両端電圧が１０Ｖ以上にならないことによっ
て、スイッチング素子２２−１，２２−２のゲートソー
ス間電圧も１０Ｖ以上にならないようにできる。

【００３０】さらに、このダイオード２８は、電磁ピッ
クアップ３２の出力電圧の−方向の電圧をカットするも
のであり、スイッチング素子２２−１、２２−２におい
て、ゲートがソースに比べて低電圧とならない（逆電圧
がかからない）ようにすることができる。すなわち、図
２下段に示す電磁ピックアップ３２の出力電圧のうち、
−の電圧は、このダイオード２８によりカットされる。
また、抵抗２６は、スイッチング素子２２−１、２２−
２をオンする際の電流を制限するものである。

【００３１】一方、永久磁石１０は、図４に示すよう
に、Ｎ、Ｓ極の２極を有しており、マグネト軸１４の回
転に伴い回転する。そして、この永久磁石１０の外側に
は、鉄心による磁気回路が構成されており、永久磁石１
０から発生する磁束が鉄心を介してコイルと鎖交するよ
うになっている。従って、永久磁石１０の回転運動によ
りコイルと鎖交する磁束Φが変化し、コイルには磁束Φ
の変化に比例する誘起電力ｅが発生する。磁気回路のイ
ンダクタンスをＬとすれば、誘起電力ｅ＝−ＬｄΦ／ｄ
ｔと表される。

【００３２】なお、この例では、永久磁石は、Ｎ、Ｓ極
それぞれ１極の永久磁石１０が利用されており、これに
よって、図５に示すような誘導電流が一次コイル１６−
１に生起される。すなわち、１回転が１周期（３６０
°）となる正弦波（マグネト起電力）が、一次コイル１
６−１に生起される。なお、この例では、マグネト起電
力が＋電圧の場合には、一次コイル１６−１の上側から
＋の電圧が出力され、−電圧の場合に一次コイル１６−
１の上側から−の電圧が出力されるものとする。

【００３３】そして、４サイクルエンジンであって、４
気筒であれば、１回転で２回（２つの気筒に）点火する
必要があり、例えばピストンの上死点の２０〜２５°手
前の位置で点火する。そこで、この点火時期において、
点火プラグに大電圧が印加されるように、上述のスイッ
チング素子２２−１、２２−２の遮断時期が設定されて
いる。

【００３４】すなわち、電磁ピックアップ３２の出力電
圧がスレッシュ電圧を上回ると点火コイル１６の一次コ
イル１６−１に電流が流れ、電磁ピックアップ３２の出
力電圧がスレッシュ電圧を下回ると、その時点でスイッ
チング素子２２−１、２２−２は、オフされる。＋方向
の電圧の場合には、スイッチング素子２２−１が電流遮
断用のスイッチとして動作し、−方向の電圧の場合に
は、スイッチング素子２２−２が電流遮断用のスイッチ
として動作する。

【００３５】このため、電磁ピックアップ３２の出力電
圧がスレッシュ電圧を下回った時点で、点火コイル１６
の一次コイル１６−１の電流が急激に遮断される。この
一次コイル１６−１の急激な電流変化に伴い、二次コイ
ル１６−２に大きな誘導電圧が発生する。そして、これ
が点火プラグ１８に印加され、点火が行われる。

【００３６】なお、点火プラグ１８は１つだけ示した
が、４気筒であれば４つあり、４つが順次点火される。
また、一次コイル１６−１への電流特性は、点火タイミ
ングを考慮して、必要なタイミングで一次コイル１６−
１への通電エネルギーが最大になるように設定されてい
る。

【００３７】ここで、ダイオード２０−１、２０−２
は、スイッチング素子２２−１、２２−２による一次コ
イル１６−１の電流遮断時の自己誘導による昇圧電圧の
リミットのためのものである。また、スイッチング素子
２２−１、２２−２がオンの場合には、＋方向の電圧に
基づく電流をダイオード２０−２が流し、−方向の電圧
に基づく電流をダイオード２０−１が流す。

【００３８】このように、本実施形態によれば、マグネ
ト軸１４に２つの突起部３６−１、３６−２を有する回
転円盤３４を取り付け、これによってスイッチング素子
２２−１、２２−２をオンオフする制御電流を発生し
た。従って、点火制御に外部電源を必要としない。ま
た、エンジンにより回転されるマグネト軸１４の回転に
基づいて、スイッチング素子２２−１、２２−２をオン
オフする信号を発生するため、点火時期の設定が確実、
容易である。

【００３９】そして、スイッチング素子として、ＭＯＳ
ＦＥＴを用いている。このＭＯＳＦＥＴは、バイポーラ
トランジスタのようなスイッチング素子に比べ、オン時
の導通抵抗が小さい。このため、導通時にブレーカに近
い性能（抵抗が小さい）を得ることができる。また、素
子のオン、オフ（導通、非導通）状態を作り出すには、
ゲートソース間電圧をスレッシュ電圧以上に印加するこ
とで行える。そして、消費電流は極めて少ないため、そ
の制御が非常に容易である。従って、バイポーラトラン
ジスタのように、負荷電流に応じて比較的大きなベース
電流を流す必要がなく、さらに素子の応答速度が早いと
いう特徴もある。

【００４０】従って、動作タイミングは、従来のブレー
カと同様のものにできる。そして、マグネト軸１４に取
り付けられた突起部３６−１，３６−２を有する回転円
盤３４により、電磁ピックアップ３２に信号電圧を発生
させるという構成であるため、外部の電源や特別の駆動
回路を必要とせず回路が非常に簡単でよいというメリッ
トも得られる。

【００４１】「第２実施形態」図６に第２実施形態の構
成を示す。なお、永久磁石１０は、図示を省略してあ
る。この例では、スイッチング素子２２−２を有してお
らず、従って、ダイオード２０−２、抵抗２４−２も有
していない。また、マグネト軸１４に取り付けられる永
久磁石１０として、図７に示すような４極（Ｎ，Ｓ，
Ｎ，Ｓ）のものが採用されている。そこで、マグネト軸
１４の１回転に対し、２周期（７２０°）の誘導電流が
一次コイル１６−１に発生する。

【００４２】一方、回転円盤３４及び突起部３６−１、
３６−２は、第１実施形態と同一のものが採用されてお
り、電磁ピックアップ３２の出力電圧、スイッチング素
子２２−１のオンのタイミングは、図８に示すように、
基本的に第１実施形態と同一である。

【００４３】従って、スイッチング素子２２−１は、一
次コイル１６−１において、＋方向の電圧が発生してい
るときのみにオンする。そこで、図８の上段に示すよう
に、一次コイル１６−１には、＋方向及び−方向の電流
が交互に発生する。そして、この場合にも、点火時期に
合わせて、スイッチング素子２２−１がオフすること
で、二次コイル１６−２に大きな誘起電圧が発生し、こ
れが点火プラグ１８に印加される。

【００４４】このような構成によっても、上述の第１実
施例と同様の効果を得ることができる。特に、本実施形
態においては、点火タイミングにおける電流特性は、一
方向（＋方向）のみとなるため、スイッチング素子の回
路構成を簡略化することができる。なお、−方向の電流
は、ダイオード２０−１によって、クランプされる。

【００４５】「第３実施形態」図９に第３実施形態の構
成を示す。この第３実施形態の装置では、電圧比較器４
０を有しており、さらにこの電圧比較器４０の動作電力
を一次コイル１６−１の出力から得ている。なお、永久
磁石１０は、図示を省略してある。

【００４６】すなわち、電磁ピックアップ３２の両端
は、抵抗３０、ダイオード２８を経た後、電圧比較器４
０に入力されている。そして、この電圧比較器４０の出
力が抵抗２６を介し、スイッチング素子２２−１、２２
−２のゲートに印加されるようになっている。なお、抵
抗２４−１と２４−２は、単に並列接続されているもの
であり、この例では１つの抵抗２４としている。

【００４７】また、一次コイル１６−１の上側端子に
は、ダイオード４２のアノードが接続され、そのカソー
ドは、抵抗４４を介し、電圧比較器４０の電源側入力端
に接続されている。また、この電圧比較器４０の電源側
端は、抵抗４６を介しダイオード４８のカソードに接続
され、このアノードがアースに接続されている。さら
に、電圧比較器４０のアース側端は、電圧比較器４０の
負入力端に接続され、ダイオード２０−２を介しスイッ
チング素子２２−２のソースに接続されている。また、
電圧比較器４０の電源側入力端とアース側端の間には、
コンデンサ５０、ダイオード５２が配置されている。ダ
イオード５２は、アース側端にアノードが接続され、電
源側入力端にカソードが接続されている。

【００４８】従って、一次コイル１６−１に＋方向の電
圧が発生すると、これはダイオード４２、抵抗４４を介
しコンデンサ５０に入力される。また、一次コイル１６
−１に−方向の電圧が発生た場合においては、これがダ
イオード４８、抵抗４６を介しコンデンサ５０に入力さ
れる。なお、ダイオード４２、４８は、コンデンサ５０
の上側電位（電圧比較器４０の電源電位）の低下を防止
する。さらに、ダイオード５２がコンデンサ５０の上側
電位が所定電位（電圧比較器４０の動作上限電圧）以上
にならないように維持する。これによって、永久磁石１
０の回転に伴い一次コイル１６−１に発生する誘導電流
によって、コンデンサ５０に所定の電荷が蓄積され、こ
れが電圧比較器４０の動作電力となる。

【００４９】そして、電圧比較器４０は、電磁ピックア
ップ３２の出力を負入力側の電圧と比較し、負入力レベ
ル以上の電圧が正入力に印加された時にＨレベルの出力
をする。そこで、図１０に示すように、電磁ピックアッ
プ３２の出力である正弦波が、電圧比較器４０の出力で
は０Ｖ以上の時にのみＨレベルになる矩形波に変換さ
れ、これがスイッチング素子２２−１、２２−２に印加
される。従って、スイッチング素子２２−１、２２−２
は、この矩形波のＨレベルの時にオン、Ｌレベルの時に
オフされる。そして、このオンオフは、矩形波の立ち上
がり、立ち下がりに応じて、瞬間的にオン、オフされ
る。従って、スイッチング素子２２−１、２２−２のオ
ンオフ動作が、機械的なブレーカにより近いものにな
る。

【００５０】また、スイッチング素子２２−１、２２−
２のオフのタイミングは、点火時期に合わせて調整す
る。

【００５１】この第３実施形態の回路においても上述の
実施形態と同様の作用効果が得られる。

【００５２】「第４実施形態」第４実施形態の構成を図
１１に示す。この構成は、第２実施形態に、第３実施形
態の電圧比較器４０およびその動作用電源回路を追加し
たものである。この第４実施形態においても上述の実施
形態と同様の作用効果が得られる。

【００５３】「第５実施形態」第５実施形態では、外部
からの駆動信号によっても、点火作動が可能になってい
る。図１２に示すように、第５実施例においては、第２
素子駆動信号発生手段としてのコントロール回路（Cont
orol Circuit）６０を有している。このコントロール回
路６０は、外部電源により動作し、駆動信号１（Signal
1）、駆動信号２（Signal2）及び電源電圧＋ＶＢを出力
する。この図においても、永久磁石１０は図示を省略し
てある。

【００５４】駆動信号１は、ダイオード６２を介し、抵
抗２６の電磁ピックアップ３２に接続される側に接続さ
れている。従って、駆動信号１は抵抗２６を介しスイッ
チング素子２２−１のゲートに印加される。また、この
駆動信号１が入力されるポイントの電磁ピックアップ
（ダイオード２８のカソード）側には、ダイオード６４
が配置されており、電磁ピックアップ３２側に駆動信号
１が入力されるのを防止している。

【００５５】また、駆動信号２は、ダイオード６６、抵
抗６８を介し、トランジスタ７０のベースに入力されて
いる。このトランジスタ７０はＮＰＮトランジスタであ
り、コレクタはスイッチング素子２２−１のゲートに接
続され、エミッタがアースに接続されている。また、ト
ランジスタ７０のベースには、他端がアースに接続され
た抵抗７２も接続されている。これによって、駆動信号
２により、トランジスタ７０をオンオフして、スイッチ
ング素子２２−１のゲート電圧を制御することができ
る。なお、抵抗７２がアースに接続されているため、駆
動信号２をＨレベルにしない限りは、トランジスタ７０
はオフされている。

【００５６】さらに、電源電圧＋ＶＢは、ダイオード７
４を介し、一次コイル１６−１の下側端に入力される。
また、この一次コイル１６−１下側端とアース（ダイオ
ード２０−１のアノード）との間には、ダイオード７６
が配置されている。ダイオード７６は、カソードが一次
コイル１６−１側に向いており、電源電圧＋ＶＢがアー
ス側に電流を流さないようにしている。

【００５７】このような構成において、コントロール回
路６０は、エンジンの始動時において、点火プラグ１８
の点火を制御する。すなわち、エンジン始動時におい
て、電源電圧ＶＢを一次コイル１６−１の下側から供給
すると共に、駆動信号１によりスイッチング素子２２−
１を制御する。すなわち、電磁ピックアップ３２からの
信号及び駆動信号２は、動作に無関係となる。

【００５８】（始動時の動作）この構成において、図１
３に示すように、点火タイミングの所定時間前に駆動信
号１をＨレベルとして、スイッチング素子２２−１をオ
ンする。これによって、一次コイル１６−１に＋方向の
電流が流れる。そして、駆動信号１をＬレベルにするこ
とによって、スイッチング素子２２−１がオフされる。
これによって、一次コイル１６−１の電流が遮断され、
二次コイル１６−２に大きな電流が流れ、点火プラグ１
８に印加される。

【００５９】従って、駆動信号１により、任意のタイミ
ングで、点火プラグ１８に高電圧を印加することができ
る。このように、コントロール回路６０からの電源電圧
＋ＶＢ及び駆動信号１により、点火プラグ１８を制御す
ることができるため、エンジンの始動時において、適切
な点火時期制御を行うことができる。特に、エンジン始
動時における点火はエンジンの回転スピードが遅いた
め、着火時の燃焼速度などを考慮すると、点火時期を気
筒の圧縮上死点（ＴＤＣ）付近に設定する必要がある。
従って、通常のマグネト点火装置における点火時期（Ｂ
ＴＤＣ（圧縮上死点前）２０〜２５°）をそのまま利用
することは不適切である。そこで、従来は別途用意され
るスターティングバイブレータのような始動時のみ作用
する装置を利用していた。本実施形態によれば、図１３
に示すように、駆動信号１により、通常運転時に比べ遅
いタイミングで点火が起こるようにする。これによっ
て、エンジンの始動時におけるエンジン点火制御を好適
に行うことができる。なお、エンジンの始動に必要な他
の操作については、説明を省略する。

【００６０】（通常運転時の動作）そして、通常時に
は、回転円盤３４に取り付けられた突起部３６−１、３
６−２により生起される信号に基づいて、スイッチング
素子２２−１、２２−２を上述の実施形態の装置と同様
にオンオフし、点火制御を行うことができる。

【００６１】さらに、本実施形態の装置では、駆動信号
２によりトランジスタ７０をオンオフすることができ
る。すなわち、このトランジスタ７０をオンすることに
よって、スイッチング素子２２−１がオフされる。従っ
て、図１４に示すように、電磁ピックアップ３２からの
信号がＨレベルであるタイミングにおいて、スイッチン
グ素子２２−１をオフすることができる。そこで、コン
トロール回路６０からの駆動信号２により点火タイミン
グを調整することができる。また、この駆動信号２は、
これが出力されなくなっても電磁ピックアップ３２から
の信号により、点火プラグ１８の点火が行える。

【００６２】航空機は、機体の認証を受ける際、種々の
要求規定を満足する必要がある。特に、電源系の規定に
おいては、エンジンは機体側から分離する必要があり、
機体側電源が故障した場合においてもエンジンの運転に
影響を及ぼさないような設計となっていなければならな
い。マグネト点火装置は、外部電源を必要とせず作動可
能であり、このような要求を満足するものである。そこ
で、小型機の点火装置として、主流となっている。

【００６３】本実施形態では、外部電源で駆動されるコ
ントロール回路６０を有しているが、これがなくても、
電磁ピックアップ３２からの信号により、点火を継続可
能であり、認証を得る上でも問題がない。

【００６４】そして、コントロール回路６０からの信号
により、点火時期を自由に調整できるため、始動時に
は、点火タイミングを圧縮上死点近傍にすることが可能
であり、エンジンの始動性を向上することができる。

【００６５】また、始動時のような低回転域では、マグ
ネト発電機の発電力が小さく着火性が悪いが、外部電源
を利用することで、始動時において大きなエネルギーで
の点火が可能でありエンジンの始動性を向上することが
できる。

【００６６】実用回転域においては、始動時の点火時期
を考慮しなくてよいため、エンジンの効率を重視した点
火時期制御が可能であり、最適な効率での運転が可能に
なる。また、外部コントロール回路が故障した場合にお
いて、コントロール回路から供給する信号を遮断するこ
とにより通常のマグネト点火装置と同様に外部回路から
独立して点火制御が可能である。

【００６７】「第６実施形態」図１５に第６実施形態の
構成を示す。この実施形態では、スイッチング素子をオ
ンさせるための電圧をマグネト発電によって得る。そし
て、電磁ピックアップの出力信号で、スイッチング素子
をオフする。

【００６８】点火コイル１６、点火プラグ１８、ダイオ
ード２０−１、スイッチング素子２２−１についての構
成は、図６（第２実施形態）、図１１（第４実施形態）
等の構成と同様である。また、一次コイル１６−１、二
次コイル１６−２の上側は、ダイオード４２、抵抗４４
を介し、コンデンサ５０及びダイオード５２の上側端子
に接続されている。また、コンデンサ５０及びダイオー
ド５２の下側端子は、アースに接続されている。この構
成は図１１（第４実施形態）と同一である。従って、コ
ンデンサ５０に点火コイル１６において発生した電力が
蓄えられる。

【００６９】そして、このコンデンサ５０の上側端子
は、スイッチング素子２２−１のゲートに抵抗８０を介
し接続されている。従って、コンデンサ５０に蓄えられ
る点火コイル１６の出力電圧（マグネト発電電圧）が、
スイッチング素子２２−１のゲートに印加される。

【００７０】また、このスイッチング素子２２−１のゲ
ートには、サイリスタ８２のアノードが接続されてお
り、サイリスタ８２のカソードはアースに接続されてい
る。

【００７１】一方、電磁ピックアップ３２の両端子間に
は、抵抗３０及びダイオード５２が接続され、下側端子
はアースに接続されている。そこで、電磁ピックアップ
３２の上側端子において、突起部３６−１、３６−２が
近づき、遠ざかることで、正弦波が生じる。そして、こ
の電磁ピックアップ３２の出力信号は、抵抗８４を介し
サイリスタ８２のゲートに印加されるようになってい
る。

【００７２】このような構成における動作について図１
６に基づいて説明する。点火コイル１６におけるマグネ
ト発電電圧は、４極の永久磁石１０に応じて、マグネト
軸１４の１回転に２周期の正弦波を有する。これについ
て、図において一点鎖線で示した。ここで、マグネト発
電電圧が所定のスレッシュ電圧（図におけるａ点）に至
ると、スイッチング素子２２−１のゲートにこの電圧が
印加され、スイッチング素子２２−１がオンする。従っ
て、一次コイル１６−１の両側がアースに接続されるこ
とになり、マグネト電圧は低下する。しかし、コンデン
サ５０に電圧が保持されているため、スイッチング素子
２２−１はオンの状態を保持する。

【００７３】一方、電磁ピックアップ３２は、突起部３
６−１、３６−２が近づくときに−電圧を発生し、遠ざ
かるときに＋電圧を発生するようになっており、＋電圧
がサイリスタ８２のスレッシュ電圧となるタイミング
（図におけるｂ点）が点火タイミングに設定されてい
る。なお、この点火タイミングにおいて、点火コイル１
６において十分な電流が流れているようにマグネト発電
とのタイミングが調整されている。この例では、マグネ
ト発電の波形の４５°を過ぎた時点が点火タイミングに
設定されている。そして、このｂ点に至った時には、サ
イリスタ８２がオンする。これによって、スイッチング
素子２２−１のゲート電位がアース電位近くにまで落
ち、スイッチング素子２２−１がオフする。

【００７４】このスイッチング素子２２−１のオフによ
って、一次コイル１６−１の電流が急激に遮断され、二
次コイル１６−２に大電圧が生じて点火プラグ１８にお
いて放電が起こる。

【００７５】ここで、サイリスタ８２は、一旦オンする
と、導通電流が０となるか、あるいはサイリスタ８２の
アノードとカソードの間に逆電圧が印加される（カソー
ド端子電圧がアノード端子電圧より高い状態）までオン
状態を継続する。従って、電磁ピックアップ３２の出力
信号がサイリスタ８２のスレッシュ電圧を下回っても、
マグネト発電電力が＋方向にある限り、サイリスタ８２
は順方向の電流を流し、スイッチング素子２２−１はオ
フを継続する。さらに、マグネト発電電力が０または−
の時には、サイリスタ８２はオフされるが、この時点で
はスイッチング素子２２−１のゲートにスレッシュ電圧
以上の電圧が印加されておらず、スイッチング素子２２
−１はオフを継続する。そして、マグネト発電電力が次
の周期でスレッシュ電圧以上となった時点でオンするこ
とになる。このようにして、ａ点からｂ点の間のみスイ
ッチング素子２２−１をオンすることができ、スイッチ
ング素子２２−１のオフのタイミングで点火プラグ１８
に点火することができる。なお、−方向のマグネト発電
電力は、ダイオード２０−１によってカットされる。

【００７６】このように、本実施形態では、マグネト発
電電力により、スイッチング素子２２−１をオンする。
一方、スイッチング素子２２−１のオフは、電磁ピック
アップの出力信号によって行う。従って、電磁ピックア
ップ３２の出力信号のみで素子のオンオフを行う場合に
比べ、スイッチング素子２２−１のオン時の点火コイル
１６の通電時間の制御の自由度が上がり、制御が容易に
なる。

【００７７】なお、上述の説明では、第１〜６実施形態
を個別に説明したが、これらの構成を適宜組み合わせ
て、装置を構成することも好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施形態の構成を示す図である。

【図２】 電磁ピックアップ出力電圧と、スイッチング
素子の動作を示す図である。

【図３】 電磁ピックアップの構成を示す図である。

【図４】 マグネト発電の概念図である。

【図５】 マグネト起電力とスイッチング素子の動作の
関係を示す図である。

【図６】 第２実施形態の構成を示す図である。

【図７】 第２実施形態のマグネト発電の概念図であ
る。

【図８】 電磁ピックアップ出力電圧と、スイッチング
素子の動作を示す図である。

【図９】 第３実施形態の構成を示す図である。

【図１０】 電磁ピックアップ出力電圧と、スイッチン
グ素子の動作を示す図である。

【図１１】 第４実施形態の構成を示す図である。

【図１２】 第５実施形態の構成を示す図である。

【図１３】 始動時の点火タイミングを示す図である。

【図１４】 点火タイミングを示す図である。

【図１５】 第６実施形態の構成を示す図である。

【図１６】 電磁ピックアップ出力電圧と、スイッチン
グ素子の動作を示す図である。

【符号の説明】

１０ 永久磁石、１４ マグネト軸、１６ 点火コイ
ル、１６−１ 一次コイル、１６−２ 二次コイル、２
２−１，２２−２ スイッチング素子、３２ 電磁ピッ
クアップ、３６−１，３６−２ 突起部、４０ 電圧比
較器、６０ コントロール回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｐ 7/077 Ｆ０２Ｐ 7/077

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の出力軸の回転に基づく点火電
   力用永久磁石の回転運動によって一次コイルに誘電電流
   を流し、この誘電電流を遮断することによって二次コイ
   ルに誘導電圧を発生させ、この誘導電圧を内燃機関の点
   火プラグに印加する内燃機関の点火装置において、 一次コイルに流れる電流の導通または遮断を制御する半
   導体スイッチング素子と、 前記出力軸の回転に基づいて半導体スイッチング素子を
   オンオフさせる信号を発生させる素子駆動信号発生手段
   と、 を有し、 前記素子駆動信号発生手段において、点火プラグに点火
   すべきタイミングで半導体スイッチング素子がオンから
   オフに切り替わるように素子駆動信号を発生する内燃機
   関の点火装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の装置において、 前記素子駆動信号発生手段である電磁ピックアップによ
   って発生するアナログ信号をデジタル信号にするための
   比較器を設け、この比較器の出力信号によって、前記半
   導体スイッチング素子がオンオフされると共に、 点火電力用永久磁石の回転運動によって発生する誘導電
   流によって充電され、前記比較器にその作動用の電力を
   供給する比較器作動用電源部を有する内燃機関の点火装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の装置におい
   て、 前記一次コイルに電流を供給する外部電源と、 この外部電源からの電流が一次コイルに供給されるとき
   に、前記半導体スイッチング素子のオンオフを制御する
   第２素子駆動信号を、前記素子駆動信号とは独立に発生
   する第２の素子駆動信号発生手段と、 を有する内燃機関の点火装置。
4. 【請求項４】 内燃機関の出力軸の回転に基づく点火電
   力用永久磁石の回転運動によって一次コイルに誘電電流
   を流し、この誘電電流を遮断することによって二次コイ
   ルに誘導電圧を発生させ、この誘導電圧を内燃機関の点
   火プラグに印加する内燃機関の点火装置において、 一次コイルに流れる電流の導通または遮断を制御する半
   導体スイッチング素子と、 前記一次コイルに流れる誘導電流に基づいて前記半導体
   スイッチング素子をオンさせる素子オン信号発生手段
   と、 前記出力軸の回転に基づいて半導体スイッチング素子を
   オフさせる信号を発生させる素子オフ信号発生手段と、 を有し、 前記素子オン信号発生手段及び素子オフ信号発生手段に
   より、点火プラグに点火すべきタイミングで半導体スイ
   ッチング素子がオンからオフに切り替わるように素子駆
   動信号を発生する内燃機関の点火装置。