JP4067943B2 - 内燃機関の無接点点火装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の点火装置をストップスイッチの操作にもとづき失火制御可能にする内燃機関の無接点点火装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の動力源として駆動される例えばチエンソーにあっては、木材の切断作業中にキックバックと呼ばれるチエンソー自体の木材からのはね戻し現象が生じる場合があり危険である。一方、この現象が発生したとき、失火用スイッチを直ちに操作することにより、内燃機関を停止させてソーチエンの駆動を停止することが行われている。
【０００３】
前記失火用スイッチは、磁石を持つロータの回転によって発電コイルが誘起する電圧を短絡するように切り替え操作が可能であり、この発電コイルの短絡によって点火装置を失火状態に保持し、チエンソーの駆動を停止可能にしている。
【０００４】
【特許文献】
実公平３−４３４２１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の内燃機関の無接点点火装置にあっては、失火用スイッチとして自己保持型のスイッチを用いていたため、内燃機関が停止した後にこれを再起動するために前記失火用スイッチを再操作しなければならず、チエンソーなどのように頻繁に停止および再起動を繰り返して使用するのに不便であるという問題があった。
【０００６】
本発明は前記のような問題を解消するためになされたものであり、失火用のストップスイッチの操作により、内燃機関を一時的に失火させて予め設定した時間経過後に、自動的に再起動させることができる内燃機関の無接点点火装置を簡単でローコストな構成にて提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的達成のために、請求項１の発明にかかる内燃機関の無接点点火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およびトリガコイルと、前記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、前記トリガコイルが誘起した電圧にもとづく設定タイミングで、前記点火用充放電コンデンサの電荷を点火回路へ供給する第１のスイッチング素子と、前記トリガコイルの誘起電圧を時定数回路を介して受けて一つの安定動作状態を保持するフリップフロップ回路と、該フリップフロップ回路を他の安定動作状態となるようにスイッチ操作することで、前記第１のスイッチング素子を介して前記発電コイルをショートさせるストップスイッチとを備えたことを特徴とする。
【０００８】
これにより、内燃機関の回転数制御を実施しながら、簡単でローコストな構成にて、一時的な失火制御および自動的な再起動を実現することができる。
【０００９】
また、請求項２の発明にかかる内燃機関の無接点点火装置は、前記時定数回路が前記フリップフロップ回路の二つの入力端子に各別に接続され、前記ストップスイッチ側の時定数回路の時定数に対してもう一方側の時定数回路の時定数を小さくしたことを特徴とする。
【００１０】
これによりエンジンの停止後から再起動までの時間を任意に選んだ短時間に設定することができる。
【００１１】
また、請求項３の発明にかかる内燃機関の無接点点火装置は、内燃機関の回転に同期して電圧を誘起する発電コイルおよびトリガコイルと、前記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、前記トリガコイルの誘起電圧が最初にトリガレベルに達したときトリガされて導通し、前記点火用充放電コンデンサに充電した電圧をイグニッションコイルに供給する第１のスイッチング素子と、前記発電コイルおよびトリガコイルの誘起電圧を充電するトリガ制御用コンデンサと、該トリガ制御用コンデンサの充電に続く放電の所定時間分、前記トリガコイルの誘起電圧による前記第１のスイッチング素子のトリガを禁止する第２のスイッチング素子と、前記トリガコイルの誘起電圧を時定数回路を介して二つの入力端子に受けて動作可能となるフリップフロップ回路と、該フリップフロップ回路の動作を反転するように操作され、前記第２のスイッチング素子をオフ状態に保ちつつ、前記トリガコイルの誘起電圧による前記第１のスイッチング素子のオンによって前記発電コイルをショートさせるストップスイッチとを備えたことを特徴とする。
【００１２】
これにより内燃機関を常用回転数までは起動性および馬力の向上を図り、常用回転数以降では内燃機関の過回転を防止しながら、一時的な失火制御を実現することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を図について説明する。図２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、例えばアルミ製の非磁性体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、これらの各磁極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の回転中に後述のコアの脚端面に対向可能とされている。
【００１４】
また、８はロータ３に対向したコ字状の前記コアであり、これらの脚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されている。
【００１５】
図１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、これが発電コイル１が誘起する正の電圧を充電する充電回路を構成している。
【００１６】
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。これによれば、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。
【００１７】
さらに、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が接続されており、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。
【００１８】
一方、トリガコイル２の両端には、ダイオード１５、抵抗１６、トリガ制御用コンデンサ１７および逆流防止用ダイオード１８が直列接続されている。また、発電コイル１とダイオード９とを結ぶ回路および前記抵抗１６とトリガ制御用コンデンサ１７とを結ぶ回路間に、ダイオード１９および抵抗２０が直列接続されている。
【００１９】
また、前記トリガ制御用コンデンサ１７の両端にはこれとともに時定数回路を形成する抵抗２１、２２が直列接続され、これらの抵抗２１、２２の接続点に第２のスイッチング素子としてのトランジスタ２３のベースが接続されている。このトランジスタ２３のコレクタは、前記トリガコイル２とダイオード１８とを結ぶ回路に接続されている。また、そのエミッタはダイオード２４を介してトリガコイル２とダイオード１５とを結ぶ回路に接続されている。さらに、前記コレクタは抵抗２５を介してサイリスタ１２のゲートにも接続されている。サイリスタ１２のゲート、カソード間にはゲート電位設定用の抵抗２６が接続されている。図３は図１におけるトリガコイル２とトランジスタ２３のベースとの間に接続される失火制御回路を示す。同図において、前記トリガコイル２の正端子側Ｐに電圧整流用のダイオード２７、抵抗２８および電圧平滑用のコンデンサ２９が順次直列接続されて接地されており、このコンデンサ２９には抵抗３０と、後述のＩＣからなるフリップフロップ回路を耐圧保護するツェナダイオード３１が並列接続されている。
【００２０】
また、前記コンデンサ２９には前記フリップフロップ回路３２の一方の入力端子が接続され、このフリップフロップ回路３２の他方の入力端子が抵抗３３を介して前記コンデンサ２９に接続されている。この他方の入力端子は、メカニカルに操作される自己復帰型のストップスイッチ３４およびコンデンサ３５をそれぞれ介して図示のように接地されている。なお、コンデンサ２９および抵抗３３は時定数回路を構成している。
【００２１】
一方、フリップフロップ回路３２の出力端子にはダイオード３６および抵抗３７を介してトランジスタ３８のベースが接続されている。そして、このトランジスタ３８のエミッタは接地され、コレクタは図１におけるトランジスタ２３のベース側Ｑに接続されている。３９は一端がフリップフロップ回路３２の出力端子に接続され、他端が接地されたコンデンサである。なお、コンデンサ３５、３９およびダイオード３６は点火動作時に発生するノイズの除去に利用される。
【００２２】
次に前記構成の内燃機関の無接点点火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２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４（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。
【００２３】
一方、トリガコイル２の誘起電圧のうち正の電圧は、発電コイル１の正の誘起電圧の立上りより所定周期だけ早く立上り、この電圧はダイオード１５、抵抗１６を介してトリガ制御用コンデンサ１７を充電する。また、このトリガ制御用コンデンサ１７には、発電コイル１からの正の誘起電圧によっても充電が行われ、図４（ｃ）に示すような充電電圧波形となる。
【００２４】
また、前記点火用充放電コンデンサ１０の充電後にこのサイリスタ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４（ｂ）に示す最初のトリガレベルＴＬに達すると、このサイリスタ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、このサイリスタ１２を通じてイグニッションコイル１１へ供給する。このため、この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。
【００２５】
そして、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１７に充電された図４（ｃ）に示す充電電圧波形の電荷が、このトリガ制御用コンデンサ１７とともに時定数回路を構成する抵抗２１、２２を通じて放電され、トランジスタ２３がオンとなる。このため、これまでトリガコイル２、抵抗２５、サイリスタのゲート・カソードおよびダイオード２４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１７の放電の所定時間分トランジスタ２３の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。
【００２６】
従って、前記トランジスタ２３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、図５に示すように前記時定数回路の設定時定数に対応する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。
【００２７】
一方、前記失火制御回路においては、内燃機関の作動中にトリガコイル２が誘起する電圧がダイオード２７および抵抗２８を介してコンデンサ２９に充電されるとともに、フリップフロップ回路３２の一方の入力端子に入力され、また抵抗３３を介して間接的にフリップフロップ回路３２の他方の入力端子にも入力される。これにより、フリップフロップ３２の二つの入力端子はいずれもハイレベル「Ｈ」となり、出力端子がローレベル「Ｌ」となる一つの安定動作状態を維持する。このため、前記トランジスタ３８がオフとなり、このトランジスタ３８に繋るマグネット回路側の図１におけるトランジスタ２３のベース電位がハイレベルに維持される。
【００２８】
一方、前記内燃機関が例えば前記チエンソーなどに用いられる場合において、前記のようなキックバックにより自動的に、または作業員による手動操作によって、自動復帰型のストップスイッチ３４がオンされると、フリップフロップ回路３２の前記他方の入力端子の電位がローレベルになる。このためその出力端子の電位がハイレベルに固定され、他方の安定動作状態になる。また、出力端子の電位がハイレベルになることで、トランジスタ３８がオンとなり、このトランジスタ３８のコレクタに接続されたマグネト回路側のトランジスタ２３のベース電位をアース側に短絡させる。従って、このトランジスタ２３はオンしない。
【００２９】
なお、発電コイル１の正電位側の波形とトリガコイル２の正電位側の波形に続く負電位側の波形との位相が重なることにより、前記トランジスタ２３がオンしない場合でも、前記負電位側の波形によって、第１のスイッチング素子であるサイリスタ１２がオンとなる。このため、発電コイル１の正の誘起電圧が短絡されて、点火用充放電コンデンサ１０の充電が行われず、従って、内燃機関が失火状態に入り、遂には前記ロータ３の回転速度が低下して停止する。
【００３０】
そして、内燃機関が停止しても、フリップフロップ回路３２の入力端子の電位が例えば１０秒間ハイレベルに保持されている。このため、内燃機関は直ちに再起動することはできず、前記１０秒を経過すると再起動する。また、抵抗３０によりコンデンサ２９を放電させることにより、フリップフロップ回路３２の入力電圧を一秒ほどでローレベルにすることができる。また、内燃機関の停止後にストップスイッチ３４をオン操作すると内燃機関を直ちに再起動させることができる。
【００３１】
図６は前記失火制御回路の他の実施の形態を示す。この図６では、前記トリガコイル２とフリップフロップ回路３２の一方の入力端子との間に、図３に示したものと同様の整形回路、平滑回路を構成する電圧整流用のダイオード４０、抵抗４１および抵抗４２からなる直列回路が接続されている。また、抵抗４１、４２の接続中点と接地との間に電圧平滑用のコンデンサ４３が接続され、このコンデンサ４３にＩＣ保護用のツェナダイオード４４が並列接続されている。なお、コンデンサ４３および抵抗４２は時定数回路を構成している。
【００３２】
この実施の形態では、コンデンサ４３および抵抗４２を含む時定数回路の時定数を、コンデンサ２９および抵抗３３を含む時定数回路の時定数に対して小さく設定することにより、内燃機関の停止後フリップフロップ回路３２の保持を短期間でリセットさせることができる。つまり、内燃機関の停止から再起動までの時間を任意の幅で短縮させて、トリガコイル２の誘起電圧が不安定になる前にフリップフロップ回路３２の出力をハイレベルからローレベルにすることができる。なお、前記実施の形態のように、ＩＣ構成のフリップフロップ３２用の電源としてトリガコイルの誘起電圧を用いているため、失火制御回路部の小形化を実現でき、従って無接点点火装置全体の構成の大形化やコストアップを避けることができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば内燃機関の回転に同期して電圧を誘起する発電コイルおよびトリガコイルと、前記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、前記トリガコイルが誘起した電圧にもとづく設定タイミングにて、前記点火用充放電コンデンサの電荷を点火回路へ供給する第１のスイッチング素子と、前記トリガコイルの誘起電圧を時定数回路を介して受け、一つの安定動作状態を保持するフリップフロップ回路とを設け、前記フリップフロップ回路を他の安定動作状態とするようにストップスイッチを操作して、前記第１のスイッチング素子を介して前記発電コイルをショートさせることにより、内燃機関の回転数制御を実施しながら、簡単でローコストな構成にて一時的な失火制御および自動的な再起動を実現することができる。
【００３４】
また、前記時定数回路を前記フリップフロップの二つの入力端子に各別に設けて、前記ストップスイッチ側の時定数回路の時定数に対してもう一方側の時定数回路の時定数を小さくしたことにより、エンジンの停止後から再起動までの時間を任意に選んだ短時間に設定することができる。また、内燃機関を常用回転数までは起動性および馬力の向上を図り、常用回転数以降では過回転を防止しながら一時的な失火制御および自動的な再起動を実現することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態による内燃機関の無接点点火装置を示す回路図である。
【図２】図１における無接点点火装置の要部構成を一部破断して示す正面図である。
【図３】本発明における失火制御回路を示す回路図である。
【図４】図１に示す回路各部の電圧波形を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明における内燃機関の回転数と点火時期との関係を示す特性図である。
【図６】本発明における他の失火制御回路を示す回路図である。
【符号の説明】
１ 発電コイル
２ トリガコイル
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）
１７ トリガ制御用コンデンサ
２１、２２ 時定数回路用の抵抗
２３ トランジスタ（第２のスイッチング素子）
２９ コンデンサ（時定数回路）
３２ フリップフロップ回路
３３ 抵抗（時定数回路）
３４ ストップスイッチ
４２ 抵抗（時定数回路）
４３ コンデンサ（時定数回路）

Claims (3)

1. 内燃機関の回転に同期して電圧を誘起する発電コイル１およびトリガコイル２と、前記発電コイル１の誘起電圧を充電する点火用充放電コンデンサ１０と、前記トリガコイル２が誘起した電圧にもとづく設定タイミングにて、前記点火用充放電コンデンサ１０の電荷を点火回路へ供給する第１のスイッチング素子１２と、前記トリガコイル２の誘起電圧を時定数回路を介して受け、一つの安定動作状態を保持するフリップフロップ回路３２と、該フリップフロップ回路３３を他の安定動作状態となるようにスイッチ操作することで、前記第１のスイッチング素子１２を介して前記発電コイル１をショートさせるストップスイッチ３４とを備えたことを特徴とする内燃機関の無接点点火装置。
2. 前記時定数回路が前記フリップフロップ回路３２の二つの入力端子に各別に接続され、前記ストップスイッチ３４側の時定数回路の時定数に対してもう一方側の時定数回路の時定数を小さくしたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の無接点点火装置。
3. 内燃機関の回転に同期して電圧を誘起する発電コイル１およびトリガコイル２と、前記発電コイル１の誘起電圧を充電する点火用充放電コンデンサ１０と、前記トリガコイル２の誘起電圧が最初にトリガレベルに達したときにトリガされて導通し、前記点火用充放電コンデンサ１０に充電した電圧をイグニッションコイル１１に供給する第１のスイッチング素子１２と、前記発電コイル１およびトリガコイル２の誘起電圧を充電するトリガ制御用コンデンサ１７と、該トリガ制御用コンデンサ１７の充電に続く放電の所定時間分、前記トリガコイル２の誘起電圧による前記第１のスイッチング素子１２のトリガを禁止する第２のスイッチング素子２３と、前記トリガコイル２の誘起電圧を時定数回路を介して二つの入力端子に受けて動作可能となるフリップフロップ回路３２と、該フリップフロップ回路３２の動作を反転するように操作されて、前記第２のスイッチング素子２３をオフ状態に保ちつつ、前記トリガコイル２の誘起電圧による前記第１のスイッチング素子１２のオンによって前記発電コイル１をショートさせるストップスイッチ３４とを備えたことを特徴とする内燃機関の無接点点火装置。

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