JP2008095641A - Contactless ignition control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の運転中にストップスイッチを操作することによって、前記内燃機関を失火制御に導くための内燃機関の無接点点火制御装置に関する。 The present invention relates to a contactless ignition control device for an internal combustion engine for guiding the internal combustion engine to misfire control by operating a stop switch during operation of the internal combustion engine.
従来から、内燃機関の回転に同期して誘起された誘起起電力に基づき、制御された所定のタイミングで点火プラグに火花を発生させて内燃機関の運転を継続させ、一方、ストップスイッチ操作によって内燃機関を失火制御に導き、内燃機関を自動停止させる内燃機関の無接点点火制御装置が提案されている(例えば、引用文献1参照)。 Conventionally, based on the induced electromotive force induced in synchronization with the rotation of the internal combustion engine, a spark is generated in the spark plug at a controlled predetermined timing to continue the operation of the internal combustion engine. A non-contact ignition control device for an internal combustion engine that guides the engine to misfire control and automatically stops the internal combustion engine has been proposed (see, for example, cited document 1).
図4は、かかる従来の内燃機関の無接点点火制御装置を概念的に示すブロック図である。図4において、発電コイル31にはCDI型の点火制御回路32および点火回路33が順に接続されており、発電コイル31にはストップスイッチ34が並列接続されている。
FIG. 4 is a block diagram conceptually showing such a conventional contactless ignition control device for an internal combustion engine. In FIG. 4, a CDI type
前記ストップスイッチ34は内燃機関の運転中は開かれた状態を維持しており、内燃機関を失火させて運転停止にする場合には、人為操作によって閉じられる。前記ストップスイッチ34の閉時には、発電コイル31の両端子が短絡状態になり、点火制御回路32等への電力供給が停止されて、内燃機関の点火も停止される。
The
ところで、内燃機関は、噴霧機、農薬散布機、草刈機などの動力源として広く用いられ、前記ストップスイッチ34の閉操作時に点火制御回路による内燃機関の失火制御によって、前記機器を停止可能にしている。
By the way, the internal combustion engine is widely used as a power source for sprayers, pesticide spreaders, mowers, etc., and the device can be stopped by misfire control of the internal combustion engine by an ignition control circuit when the
一方、前記機器では、ストップスイッチ34が噴霧器等におけるポンプ、ブロワー、回転刃などとともに前記発電コイル31から離れて、手元操作可能な、例えば支持部材の端部付近に設けられるのが一般的である。
On the other hand, in the apparatus, the
また、内燃機関の無接点点火装置の小型化、ユニット化のために、発電コイル31や点火制御回路32などは樹脂モールドされることがあり、該樹脂モールドされた発電コイル31や点火制御回路32が前記噴霧機等の本体の一部または全部とともにプラスチックのケーシングに収められる場合がある。
In order to reduce the size and unit of the contactless ignition device of the internal combustion engine, the
しかし、ストップスイッチ34や該ストップスイッチ34を接続する配線の一部は、スイッチ操作を可能にするために、前記ケーシングの外に設置される。このため、少なくとも前記ストップスイッチ34の端子(一般に、コネクタ端子)は外部に露出することとなる。
However, the
ところで、前記ような従来の内燃機関の無接点点火制御装置では、前記噴霧機等の内燃機関の運転中において、前記ストップスイッチ34が開状態であり、ブロワー等により送出される空気との摩擦によって前記ケーシング表面に蓄積された静電気が、前記ストップスイッチ34の前記端子や該端子に接続された配線に飛び込むことがある。この場合には、前記静電気はサージ電流となって発電コイル31や点火制御回路32内の電子部品に流れ、これらの絶縁を破壊させたり、誤作動を惹き起こさせたりする。
By the way, in the conventional contactless ignition control apparatus for an internal combustion engine, the
これに対して、前記ストップスイッチ34に、図4に鎖線で示すようなサージ吸収素子35を並列接続した無接点点火制御回路が提供されている。該構成によれば、前記ケーシング表面に蓄積された前記静電気や、外部からの静電ノイズあるいは電磁ノイズがストップスイッチの前記端子や配線に飛び込んでも、サージ吸収素子35が発電コイル31や点火制御回路32等へのサージ電流の進入を吸収(阻止)し、電子部品の絶縁破壊や誤動作を未然に防止できる。
しかしながら、前記のような従来の内燃機関の無接点点火制御装置では、前記点火制御回路における電子部品の絶縁破壊や誤動作を防止するために、前記ストップスイッチ34に高電圧用の、つまり耐電圧値の大きいサージ吸収素子35を並列接続する必要があり、このため、電子回路を搭載する回路基板等における前記サージ吸収素子35のサイズが大きくなり、点火制御回路および無接点点火制御装置全体の小型化およびローコスト化を妨げるという問題があった。
However, in the conventional contactless ignition control device for an internal combustion engine as described above, in order to prevent electrical breakdown or malfunction of the electronic components in the ignition control circuit, the
本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、無接点点火制御回路等の電子部品を被うケーシング表面に蓄積された前記静電気が、ストップスイッチの端子や配線に飛び込んだ場合にも、小型で耐電圧値の小さいサージ吸収素子を用いて、前記静電気に基づく前記点火制御回路等へのサージ電流の侵入を阻止でき、該サージ電流による前記電子部品の絶縁破壊や回路の誤動作を確実に回避することができる内燃機関の無接点点火制御装置を得ることを目的とする。 The present invention solves the conventional problems as described above, and the static electricity accumulated on the casing surface covering the electronic parts such as the contactless ignition control circuit jumps into the terminal or wiring of the stop switch. In addition, by using a small-sized surge absorbing element having a small withstand voltage value, it is possible to prevent the surge current from entering the ignition control circuit or the like based on the static electricity. An object of the present invention is to provide a contactless ignition control device for an internal combustion engine that can reliably avoid the above.
前記目的達成のために、本発明にかかる内燃機関の無接点点火制御装置は、内燃機関の回転に同期して電圧を誘起する発電コイルと、該発電コイルの誘起電圧を充電する点火用充放電コンデンサと、該点火用充放電コンデンサに充電された電荷を放電してイグニッションコイルに供給するスイッチング素子と、該スイッチング素子のトリガ回路に接続され、オン操作によって前記スイッチング素子がオンすることにより前記発電コイルをショートさせるストップスイッチと、該ストップスイッチに並列接続されたサージ吸収素子と、を備えることを特徴とする。 To achieve the above object, a non-contact ignition control device for an internal combustion engine according to the present invention includes a power generation coil that induces a voltage in synchronization with the rotation of the internal combustion engine, and a charge / discharge for ignition that charges the induced voltage of the power generation coil. A capacitor, a switching element that discharges the electric charge charged in the ignition charge / discharge capacitor and supplies the ignition coil, and a trigger circuit of the switching element. The switching element is turned on by an on operation to turn on the power generation A stop switch for short-circuiting the coil and a surge absorbing element connected in parallel to the stop switch are provided.
前記構成により、ストップスイッチが開状態である内燃機関の運転状態において、ケーシング表面に帯電した静電気がストップスイッチの端子や、該端子と点火制御回路の各電子部品とを結ぶ配線に飛び込んだ場合にも、前記静電気に基づくサージ電流を低電圧回路側にある前記点火制御回路の電子部品に流すことなく、速やかにアースに落すことができる。このため、低電圧型で、小型かつローコストのサージ吸収素子を使いながら、電子部品の絶縁破壊や誤作動を確実に回避することができる。 With the above-described configuration, when the static electricity charged on the casing surface jumps into the terminal of the stop switch or the wiring connecting the terminal and each electronic component of the ignition control circuit in the operating state of the internal combustion engine with the stop switch open. However, the surge current based on the static electricity can be quickly dropped to the ground without flowing to the electronic component of the ignition control circuit on the low voltage circuit side. For this reason, it is possible to reliably avoid dielectric breakdown and malfunction of electronic components while using a low-voltage, small and low-cost surge absorbing element.
本発明によれば、内燃機関の運転中にストップスイッチの端子や該ストップスイッチに接続された配線に、噴霧機等の本体ケーシング表面に蓄積された静電気が飛び込むようなことがあっても、小型のサージ吸収素子の使用によって、前記静電気に基づくサージ電流が点火制御回路の電子部品へ侵入するのを阻止でき、該電子部品の絶縁破壊や誤作動を確実かつローコストに防止することができる。 According to the present invention, even when static electricity accumulated on the surface of the main casing of a sprayer or the like jumps into the terminal of the stop switch or the wiring connected to the stop switch during operation of the internal combustion engine, By using the surge absorbing element, it is possible to prevent the surge current based on the static electricity from entering the electronic component of the ignition control circuit, and to reliably prevent dielectric breakdown and malfunction of the electronic component at low cost.
以下、本発明の実施一形態の一例を、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明における内燃機関の無接点点火装置を構成する発電コイル1およびトリガコイル2のロータ3に対する配置関係を示す説明図である。同図において、ロータ3は、例えばアルミなどの非磁性体4内に、磁石5を挟むようにして一対の磁極6,7を埋設したものからなる。また、前記各磁極6,7はロータ3の外周面に一部が図示のように露出しており、ロータ3の回転中にコ字状のコア8の脚8a、8bの端面に対向可能とされている。
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram showing an arrangement relationship between a power generation coil 1 and a
また、前記脚8a,8bにはそれぞれ前記発電コイル1およびトリガコイル2が巻装されている。なお脚8a,8bのロータ3との対向面は円弧状に形成されて、ロータ3との距離を一定に保つようになされている。
The power generating coil 1 and the
ここで、前記発電コイル1は、大容量の点火エネルギを点火用充放電コンデンサ10に充電する必要から、高電圧を誘起するように構成される。一方、トリガコイル2は、前記点火用充放電コンデンサ10の放電を瞬時に行わせるために、低レベルの制御用電圧を誘起するように構成される。従って、このトリガコイル2を中心とする点火制御回路の電子部品の耐電圧を低く抑えることができる。
Here, the power generation coil 1 is configured to induce a high voltage because it is necessary to charge the ignition charge /
図2は、本発明の内燃機関の無接点点火装置を示す回路図である。同図においては、発電コイル1にダイオード9、点火用充放電コンデンサ10およびイグニッションコイル11の一次コイル11aが直列接続され、これらは発電コイル1が誘起する正の電圧を点火用充放電コンデンサ10に充電する充電回路を構成している。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a contactless ignition device for an internal combustion engine according to the present invention. In this figure, a diode 9, an ignition charge /
また、点火用充放電コンデンサ10は、第1のスイッチング素子としてのサイリスタ12のアノード・カソードおよびイグニッションコイル11の一次コイル11aとともに直列接続されて、これらが点火用充放電コンデンサ10の充電電荷を放電する放電回路を構成している。該放電回路は、サイリスタ12がトリガされて導通したとき、前記点火用充放電コンデンサ10の充電電荷をイグニッションコイル11に放出するように機能する。
The ignition charge /
前記イグニッションコイル11の二次コイル11bには点火プラグ13が接続されている。また、前記サイリスタ12のアノード・カソード間には、イグニッションコイル11の一次側のLC発振用ダイオード14が接続されている。一方、トリガコイル2の一端および接地間には、ダイオード15およびコンデンサ16が直列接続されている。
A
また、前記トリガ制御用コンデンサ16の一端は接地され、他端にはこれとともに時定数回路を形成する抵抗17を介して、第2のスイッチング素子としてのトランジスタ18のベースが接続されている。該トランジスタ18のコレクタは、前記トリガコイル2の他端とサイリスタ12のゲートとを結ぶ回路の途中に接続されている。
One end of the
前記トランジスタ18のエミッタは、ダイオード19を介してトリガコイル2の一端とダイオード15とを結ぶ回路の途中に接続されている。
The emitter of the transistor 18 is connected in the middle of a circuit connecting one end of the
前記トランジスタ18のベースと接地との間には、ストップスイッチ20が接続され、該ストップスイッチ20にはサージ吸収素子21が並列接続されている。サージ吸収素子21としては、例えばバリスタやツェナダイオードなどが用いられる。このストップスイッチ20およびサージ吸収素子21には、市場に多く流通し、汎用性が高く、ローコストのものが用いられる。
A
次に、前記内燃機関の無接点点火制御装置の動作について説明する。まず、内燃機関が作動し、ロータ3が図1において矢印A方向に回転すると、このロータ3に対向するコア8上の発電コイル1およびトリガコイル2には、図3(a)、(b)に示す波形の電圧がそれぞれ誘起される。そして、この発電コイル1の誘起電圧のうち、正の誘起電圧は、ダイオード9、点火用充放電コンデンサ10を介してイグニッションコイル11の一次コイル11aに印加されて、点火用充放電コンデンサ10に電荷が充電される。この充電電圧波形は、図3(c)に示す通りである。
Next, the operation of the non-contact ignition control device for the internal combustion engine will be described. First, when the internal combustion engine is operated and the
一方、トリガコイル2の誘起電圧のうち、正の誘起電圧は、発電コイル1の、正の誘起電圧の立ち上がりより所定周期tだけ早く立ち上がり、該電圧はダイオード15を介してトリガ制御用コンデンサ16を充電する。該トリガ制御用コンデンサ16の充電電圧波形を、図3(d)に示す。
On the other hand, among the induced voltages of the
また、前記点火用充放電コンデンサ10の充電後に前記サイリスタ12のゲートの電位が設定レベル、つまり、トリガコイル2の誘起電圧が図3(a)に示す最初のトリガレベルTLに達すると、前記サイリスタ12はターンオンして、点火用充放電コンデンサ10の電荷を、前記サイリスタ12を通じてイグニッションコイル11へ供給する。
Further, when the potential of the gate of the
このため、前記イグニッションコイル11から点火プラグ13に点火電圧が印加されて、内燃機関における燃焼室内の混合気に点火が行われる。この動作の繰り返しによって、内燃機関の起動およびこれに続く回転数の上昇が促され、さらに点火時期の進角によってエンジン出力である馬力が増す。
For this reason, an ignition voltage is applied from the
また、トリガコイル2の誘起電圧が正から負に変化する過程で、トリガ制御用コンデンサ16に充電された図3(d)に示す充電電圧波形の電荷が、該トリガ制御用コンデンサ16とともに時定数回路を構成する抵抗17を通じて放電され、トランジスタ18がオンとなる。このため、これまでトリガコイル2、サイリスタ12のゲート・カソードおよびダイオード19を通じて流れていたトリガ電流が、トリガ制御用コンデンサ16の放電の所定時間分、トランジスタ18のターンオンによってシャントされ、この間サイリスタ12のトリガが禁止されてオフ状態となる。
Further, in the process in which the induced voltage of the
従って、前記トランジスタ18のオンによるトリガ電流のシャントは、内燃機関が予め設定された常用回転数を超えて高速回転すると、トリガコイル2の誘起電圧が次のトリガレベルTLに達する時点にまで続くことになり、従ってサイリスタ12の次回のトリガが回避されることとなって、点火時期の遅角が始まる。つまり、内燃機関の回転数が常用回転数を超えると、点火時期が徐々に遅れることとなり、結果として、内燃機関の過回転を防止できる。
Therefore, the shunt of the trigger current caused by turning on the transistor 18 continues until the time when the induced voltage of the
一方、無接点点火制御装置の前記動作において、ストップスイッチ20は、オフ状態を維持している。そこで、内燃機関を持つ噴霧機等の動作を停止させる場合には、前記ストップスイッチ20をオン操作する。これにより、前記ストップスイッチ20を通じてトリガコイル2の誘起電圧がサイリスタ12のゲートおよびカソードに流れ続け、この間サイリスタ12はオン状態になり、発電コイル1の両端がシャントされる。このため、内燃機関は直ちに失火状態に陥って、停止する。
On the other hand, in the operation of the contactless ignition control device, the
前記ストップスイッチ20は、前述のような手元操作を可能にするために、チェンソーや噴霧機などの回転刃やブロワーから離れた指示部材の端部に取り付けられており、また、樹脂モールドされた発電コイル1、トリガコイル2および点火制御回路等を包むケーシングの外に設けられる。このため、前記ケーシング表面に蓄積された静電気がストップスイッチ20およびこのストップスイッチ20に接続された配線の一部に前述のように飛び込む。
The
前記の場合には、その静電気がサージ電流となって前記発電コイル1や点火制御回路内の電子部品に流れ込もうとするが、前記ストップスイッチ20に並列接続されたサージ吸収素子21がそのサージ電流を吸収することとなる。このため、前記サージ電流による電子部品の絶縁破壊や誤動作を確実に回避することができる。
In the above case, the static electricity becomes a surge current and tends to flow into the power generation coil 1 and the electronic components in the ignition control circuit, but the
本発明では、前記ストップスイッチ20が、トリガコイル2が誘起する比較的低電圧を電源として動作する点火制御回路に設置される。このため、ストップスイッチ20およびこれに接続された配線を流れる電流に乗るサージ電流もまた相対的に低レベルになり、該サージ電流を吸収するサージ電流吸収素子も耐電圧が低いものを用いることが可能になる。
In the present invention, the
従って、このような耐電圧の低いサージ吸収素子21として、従来、発電コイル1に並列接続されたものに比べて格段に小型で、汎用性の高い安価なものを使用することができ、点火制御回路基盤への搭載が容易になるほか、装置全体の小型化を実現することができことになる。
Therefore, as such a
以上のように、本実施形態では、発電コイル1の誘起電圧を点火用充放電コンデンサ10に充電し、点火用充放電コンデンサ10に充電された電荷をスイッチング素子12のトリガにより放電してイグニッションコイル11に供給し、前記スイッチング素子12のトリガ回路に接続されたストップスイッチ20のオン操作時に、前記スイッチング素子をオンさせることにより前記発電コイル1をショート可能にするとともに、前記ストップスイッチ20にサージ吸収素子21を並列接続したことにより、前記ストップスイッチ20が開状態である内燃機関の運転状態において、ケーシング表面に帯電した静電気がサージ(パルス状の高レベルのノイズ)電流としてストップスイッチ20の端子や、この端子と点火制御回路とを結ぶ配線に飛び込んだ場合にも、このサージ電流を低電圧回路側にある点火制御回路の電子部品に流すことなく速やかにアースに落すことができる。このため、低電圧型で、小型かつローコストのサージ吸収素子21を使いながら、電子部品の絶縁破壊や誤作動を確実に回避することができる。
As described above, in the present embodiment, the ignition coil 1 is charged with the induced voltage in the ignition charge /
本発明の内燃機関の無接点点火制御装置は、無接点点火制御回路の電子部品を被うケーシング表面に蓄積された静電気が、ストップスイッチの端子や配線に飛び込んだ場合にも、小型で耐電圧値の小さいサージ吸収素子を用いて、前記静電気に基づく点火制御回路等へのサージ電流の侵入を阻止でき、該サージ電流による前記電子部品の絶縁破壊や回路の誤動作を確実に回避することができるという効果を有し、ストップスイッチを操作することによって、前記内燃機関を失火制御に導くための内燃機関の無接点点火制御装置等に有用である。 The non-contact ignition control device for an internal combustion engine of the present invention is small in size and withstand voltage even when static electricity accumulated on the casing surface covering the electronic components of the non-contact ignition control circuit jumps into the terminal or wiring of the stop switch. By using a surge absorbing element having a small value, it is possible to prevent the surge current from entering the ignition control circuit or the like based on the static electricity, and to reliably avoid dielectric breakdown of the electronic component or malfunction of the circuit due to the surge current. It is useful for a non-contact ignition control device for an internal combustion engine for guiding the internal combustion engine to misfire control by operating a stop switch.
1 発電コイル
2 トリガコイル
9、15、19 ダイオード
10 点火用充放電コンデンサ
11 イグニッションコイル
12 サイリスタ(第1のスイッチング素子)
13 点火プラグ
16 トリガ制御用コンデンサ
17 抵抗
18 トランジスタ(第2のスイッチング素子)
20 ストップスイッチ
21 サージ吸収素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
13
20
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