JP2018013120A - ホール素子によるエンジン点火信号発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素化して装置の減縮、軽量化をして低価格な点火時期制御を具備したホール素子によるエンジン点火信号発生装置を提供すること。
【解決手段】エンジンのフライホイールに設置する永久磁石、ホール素子による点火信号発生に於いて点火時期が回転に応じて適正となる配置とし、その発生信号を有効に点火信号に変換する簡素な回路で点火信号発生装置を構成した。
【選択図】図１

Description

この発明は、エンジンの点火時期信号発生装置に係わり、特に単気筒小型エンジンに適した点火信号発生装置に関するものである。

従来の方法によれば、図５で示すように、エンジンのクランク軸１に取り付けられたフライホイール２の外周に永久磁石３を取り付け、フライホイール２の外周直近に固定するホール素子４によって点火信号である矩形波を生成している。
図３（Ａ）に従来の方法によるホール素子４の出力波形Ｖ０を示している。
容量充放電式点火装置においては、ホール素子4の出力は点火時期制御手段６を介して点火回路２８のサイリスタ８のゲートに接続されている。
一方、高圧発生手段５により、充電用コンデンサ７には高圧電圧が充電される。
サイリスタ８のゲート信号に従い、充電用コンデンサ７の電圧が放電され、イグニッションコイル９の一次側に発生した電圧はさらに昇圧され、２次側に接続された点火プラグ１０に火花となって放電される。

特許第３０６０８５９号

上記従来の信号発生装置ではホール素子のホール電圧を増幅器により矩形波に波形整形し、点火時期制御は次段のタイマ回路、マイクロプロセッサ等で処理するため点火時期信号発生装置は複雑で大型になるという問題があった。

本発明ではホール素子の出力特性を応用して、トランジスタのスイッチング動作による波形整形回路により構成部品を最小限として点火時期制御回路を具備した点火時期信号発生装置を提供することである。

エンジンにおいて点火信号の発生部であるフライホイールに取り付ける永久磁石と、これに対向するホール素子のホール電圧をリニア出力特性となる前置増幅器を付加するか、または同等の機能を内蔵するホールＩＣを用いる。
そうすると出力特性はエンジン回転が速くなれば点火時期信号は早期に発生する。
本発明ではこの特性を充分活かすために、フライホイールに取り付ける永久磁石およびホール素子の取り付け位置をフライホイールのクランク軸に近い場所とすることで永久磁石の周回速度を遅くする構造にした。
さらにホール素子への供給電圧を可変式し、点火時期の設定範囲の自由度を大きくした。

上記ホール素子出力は接続する波形整形回路において、コンデンサ結合方法により点火時期制御された点火回路に適した信号レベルに変換し出力する。

上記ホール素子は前置増幅器を兼ね備えるか、または同等の機能のホールICにより構成できる。
（以下前置増幅器を付加するか、または同等の機能を内蔵するホールＩＣをホール素子と呼ぶ）

点火信号発生部はフライホイールに取り付ける永久磁石とこれに対向するホール素子の配置だけでよく、磁路誘導のための部材は不要なので構造が簡単であり、占有空間は小さくなる。
また点火信号発生部と接続する波形整形回路はトランジスタ１個および周辺部品で構成し、点火時期信号発生装置の減縮化が可能なので、点火装置に内蔵することも容易である。
構成部品が少ないので製作コストは低く抑えられ，故障率は低くなる。

本発明の実施例のフライホイールに取り付ける永久磁石およびホール素子の配置を示した概略図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。 本発明の実施例のホール素子による点火時期信号発生装置の波形整形回路図であり、本発明で用いる点火回路の一例を示した接続図である。 （Ａ）は従来例によるホール素子の出力波形の例である。（Ｂ）は本発明の実施例のエンジン回転数の変化に対するホール素子出力の波形概念図であり、（Ｃ）は本発明の実施例の供給電圧の変化に対するホール素子出力の波形概念図である。 図２の実施例の回路における各部の波形図である。 従来例の概略図である。

図１において永久磁石３は回転中心より半径３０なる逆さカップ状のフライホイール２の回転盤面に取り付け、周回軌道３１で回転する。
ホール素子４は磁束を受ける面を向けて回転盤面の半径３０の位置に、最接近した場合に空隙３２を保つように設置する。

図３（Ｂ）において低速時ＶLから高速時ＶHと回転数の変化により波形には傾きの変化の差が現れており、点火時期信号発生時期も早期になる。
よってしきい値ＶSH'を定めれば、点火時期は低速から高速回転になると、ＦSからＦFへと回転に応じて早期に変化していく。

図２においてホ−ル素子４にホール素子用電源２６により電圧を供給しているがこの電圧を可変式にすれば、同様に点火時期を変化させることが出来る。

図３（Ｃ）においてホール素子用供給電源２６からの電圧ＶAをとし，さらに電圧を高めたものをＶBとして、同様にしきい値ＶSH'を定めれば、エンジン回転数とは無関係に点火時期はＦAからＦBへと早期に変化していく。

図２の接続図において信号の順を追って説明すると、無信号時はトランジスタ２５はバイアス抵抗２２によりベース電圧を電源＋Ｖに吊り上げているので、出力であるコレクタはコレクタ抵抗２３で電源＋Ｖに接続されているが飽和状態なのでＬＯ状態である。
ホール素子出力すなわち波形整形回路入力Ｖ1はカップリングコンデンサ２０および電流制限抵抗２１を介してトランジスタ２５のベースに導かれる。
カップリングコンデンサ２０により波形の直流成分が除去されるため波形全体が負の方向へ移動する。
この時波形整形回路入力Ｖ1の波形でしきい値より低い場合は、トランジスタ２５は飽和状態から遮断状態に反転し、コレクタ抵抗２３で電源＋Ｖに引き上げられＨＩＧＨ状態となる。
この時が点火時期であり、接続する点火回路２８のサイリスタ８のゲート信号ＶGとなる。
なおダイオード２４はトランジスタ２５のベース電圧を必要以上に負電圧にならないようにするための保護用である。

図４において補足すると、（Ａ）のホール素子波形Ｖ1は永久磁石３の磁束を受けると電圧が下降する逆さ釣り鐘状の負論理波形となるが、点火回路２８のサイリスタ８のゲート信号は正論理入力なので、トランジスタ２５が反転動作をするから直結出来て好都合である。
ま
た、しきい値が目標値ＶSH'の場合トランジスタ２５が動作反転するレベルではないが、カップリングコンデンサ２０を配置することで、同図（Ｂ）に示すよ
うにＶ2の波形はトランジスタ２５のベース電圧のしきい値ＶSHの適正レベルに変換し、同図（Ｃ）に示すサイリスタ８のゲート信号ＶGを生成する。

１ クランク軸
２ フライホイール
３ 永久磁石
４ ホール素子
５ 高圧発生手段
６ 点火時期制御手段
７ 点火用充放電コンデンサ
８ サイリスタ
９ イグニッションコイル
１０ 点火プラグ
２０ カップリングコンデンサ
２１、２２、２３ 抵抗
２４ ダイオード
２５ トランジスタ
２６ ホール素子用電源
２７ 波形整形回路
２８ 点火回路
３０ 永久磁石の周回半径
３１ 永久磁石の周回軌道
３２ 永久磁石とホール素子との間隙

Claims (3)

1. 図1においてエンジンの点火信号の発生部であるフライホイール２に取り付ける永久磁石３と、これに対向するホール素子４はホール電圧をリニア出力特性とな
   る前置増幅器を付加するか、または同等の機能を内蔵するホールＩＣを用い、永久磁石３は回転中心より半径３０なる逆さカップ状のフライホイール２の回転盤
   面に取り付け、周回軌道３１で回転し、永久磁石３とホール素子４が最接近した場合に空隙３２を保つように設置することで、点火信号時期はエンジンが低速か
   ら高速回転になると、回転に応じて早期に変化する信号発生装置を具備することを特徴するホール素子によるエンジン点火信号発生装置。
2. 図２の波形整形回路２７においてホール素子４からの信号Ｖ1を適切な点火信号VGのレベルに変換する場合に、カップリングコンデンサ２０を介在し、トラン
   ジスタ２５による反転スイッチング動作をする回路を具備することを特徴とする請求項１のホール素子によるエンジン点火信号発生装置。
3. 図２においてホール素子用電源２６を可変式とすることにより、電圧に応じて点火時期信号が早期に変化する機能を具備することを特徴とする請求項１、請求項２のホール素子によるエンジン点火信号発生装置。