JP4315308B2 - 内燃機関の無接点点火装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、いわゆるコンデンサ充放電式の内燃機関の無接点点火装置に関するものであり、特に、点火時期の進角制御を回路上および構造上で行う内燃機関の無接点点火装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の内燃機関の無接点点火装置として、図4に示すように、ロータ1の磁石2および磁極3,4にコイルユニットを対向配置し、このコイルユニットを構成するコイルコア5の一方の脚5aに発電コイル6を取り付けるとともに、内燃機関の点火タイミングを決めるスイッチング素子ドライブ用のトリガコイル7を、コイルコア5の他方の脚5bに取り付けたものがある。この無接点点火装置は、発電コイル6から点火用充放電コンデンサ(図示しない)に点火用エネルギを蓄積しておき、その点火用充放電コンデンサ内の点火用エネルギをイグニッションコイルへ供給するために、トリガコイル6のトリガタイミングを制御することにより所定の進角特性を得て、内燃機関の低速域から高速域の点火性能を適切に制御しようとするものである。
【0003】
また、従来の他の内燃機関の無接点点火装置として、図5に示すように、コイルコア5の脚5aに、ロータ1の回転方向とは逆の方向に延長部5cを一体に設けたものがある。これは、発電コイル6の誘起電圧の波形の立ち上がり傾斜が低速時と高速時とで大きく変化するようにして、内燃機関の点火タイミングをその回転数に応じて適切に連続進角させるというものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の内燃機関の無接点点火装置にあっては、所期の進角特性を得て内燃機関の始動性能などを改善しようとすると、発電コイル6とは別のトリガコイル7をコイルコア5に設けたり、コイルコア5の脚5bに延長部を連設したりする必要が生じ、全体としてコイルユニットの大形化,構造の複雑化を免れ得ず、結果として無接点点火装置全体のコストアップを招くという課題があった。
【0005】
この発明は前記課題を解決するものであり、トリガコイル7やコイルコア5の延長部5cを用いない構成が単純なコイルユニットを持ち、かつこれに付随する点火制御回路の簡素化およびローコスト化を図るとともに、内燃機関の始動性を改善することができる内燃機関の無接点点火装置を得ることを目的とする。
【0006】
【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発電コイルの正の誘起電圧の発生時および制御用充放電コンデンサの放電時にオンとなる第1のスイッチング素子と、内燃機関が設定回転数以下で、前記発電コイルの正の誘起電圧に続いて得られる負の誘起電圧が設定レベルに達したとき、直ちにトリガされて導通し点火用充放電コンデンサの電荷をイグニッションコイルへ供給する第2のスイッチング素子と、前記内燃機関が設定回転数以上で、前記負の誘起電圧が設定レベルに達したとき、前記制御用充放電コンデンサの放電時定数内でオンとなる前記第1のスイッチング素子を通じて、前記第2のスイッチング素子のトリガを制限するダイオードとを設け、前記負の誘起電圧に続いて得られる次の負の誘起電圧が設定レベルに達したとき、前記トリガが制限された第2のスイッチング素子をオンにして、前記点火用充放電コンデンサの電荷をイグニッションコイルへ供給するようにし、点火タイミングの進角制御をするものである。
【0007】
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、前記点火タイミングの進角制御の進角角度を、前記磁石および磁極を有するロータとこれに対向するコイルコアとからなる発電性能を適正とした磁石回路の幅で決定するようにしたものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を図について説明する。図1はこの発明の内燃機関の無接点点火装置を示すブロック図であり、同図において、6は発電コイルで、これがアルミニウムなどの非磁性体に磁石およびこの磁石を挟む一対の磁極を埋設したロータに対向するコイルコアに巻装されている。
【0009】
前記発電コイル6には、逆流防止用ダイオード11,12および点火用充放電コンデンサ13を介してイグニッションコイル14の一次コイル14aが直列接続されている。また、このイグニッションコイル14の二次コイル14bには点火プラグ15が接続されている。
【0010】
さらに、前記発電コイル6には、抵抗16,制御用充放電コンデンサ17および第1のスイッチング素子としてのサイリスタ(SCR)18が直列接続されている。前記制御用充放電コンデンサ17の両端子間には抵抗19および抵抗20の直列回路が並列に接続されており、これらの抵抗19および抵抗20の接続点が前記サイリスタ18のゲートに接続されている。
【0011】
前記発電コイル6には、後述の第2のスイッチング素子であるサイリスタ22のトリガを一定の条件の下で制限するダイオード21が直列接続されており、このダイオード21のアノードが、前記サイリスタ18のカソードとコンデンサ17との接続点に接続されている。
【0012】
前記イグニッションコイル14の一次コイル14aには、前記点火用充放電コンデンサ13を介して、第2のスイッチング素子としてのサイリスタ22が直列接続されている。また、このサイリスタ22のゲートが抵抗23を介して、サイリスタ18のアノードと逆流防止ダイオード12のカソードとの接続点に接続されるとともに、抵抗24を介して、逆流防止ダイオード12のアノードとイグニッションコイル14の一次コイル14aとの接続点に接続されている。なお、この接続点は接地されている。
【0013】
ところで、前記発電コイル6は図2に示すように、コイルコア5の一方の脚5aに取り付けられ、他方の脚5bには何も取り付けられていない。また、この発電コイル6は、磁石2およびこの磁石2を挟む二つの磁極3,4を埋設したロータ1の外周に、対向配置されている。
【0014】
従って、ロータ1が矢印方向に回転して、磁石2および磁極3,4が、前記発電コイル6を巻装しているコイルコア5の脚5a端付近を通過するたびに、その発電コイル6には、図3に示すような波形▲1▼,▲2▼,▲3▼の電圧が繰り返し誘起される。
【0015】
次に動作について説明する。まず、ロータ1が図2の矢印方向に回転すると、発電コイル6は図3の波形▲2▼に示すような正の電圧を誘起する。このため、発電電流は抵抗16,19,20を矢印P方向に流れるとともに、制御用充放電コンデンサ17を充電する。また、このとき第2のスイッチング素子であるサイリスタ18のゲートにトリガ電圧が印加されることで、このサイリスタ18はオン状態となる。
【0016】
かかる状態において、いま、内燃機関が設定回転数以下で回転していると、制御用充放電コンデンサ17の充電量が設定レベルに達してしないため、発電コイル6の誘起電圧が正の電圧の波形▲2▼から負の電圧の波形▲3▼に変化した際、その制御用充放電コンデンサ17および抵抗19,20による放電時定数により、コンデンサ17は既に放電を完了し、サイリスタ18のゲートにはトリガ電流が流れない。
【0017】
このため、サイリスタ18はオフ状態となり、波形▲3▼の電圧は抵抗23を介して第2のスイッチング素子でありサイリスタ22のゲートに印加される。このサイリスタ22のゲートトリガ動作によって、サイリスタ22はオンになり、波形▲2▼の電圧誘起時に充電された点火用充放電コンデンサ13の電荷が、このサイリスタ22のアノードおよびカソードを介してイグニッションコイル14の一次コイル14aに瞬時に印加される。
【0018】
これにより、イグニッションコイル14の二次コイル14bには高電圧の点火パルスが発生し、点火プラグ15に供給されて火花を発生する。すなわち、波形▲3▼の電圧の所定レベルのA点で、点火プラグ15に火花を発生し、シリンダ内の混合気に点火を行わせることになる。
【0019】
続いて、内燃機関が引き続き設定回転数以下で回転していると、次に発電コイル6に発生する誘起電圧のうちの、波形▲1▼に対応するタイミングの電圧が発電コイル6から出力される。この波形▲1▼に対応するタイミングの電圧は、抵抗23を介してサイリスタ22のゲートをトリガし、このサイリスタ22をオンとする。しかし、このときは点火用充放電コンデンサ13の電荷が前記イグニッションコイル14への放電によって既に消耗されており、従って点火プラグ15に対して点火パルスを供給することはない。
【0020】
一方、内燃機関が設定回転数以上で回転している場合には、図3の波形▲2▼に示す正の電圧を発電コイル6が誘起しているとき、制御用充放電コンデンサ17が速やかに充電されて大容量の電荷が蓄積されるとともに、前記同様に、サイリスタ18のゲートがトリガされて、このサイリスタ18がオン状態となる。
【0021】
この状態で、内燃機関が回転を続けると、発電コイル6の正の誘起電圧が波形▲2▼から負の誘起電圧の波形▲3▼に変化する。しかし、このとき、制御用充放電コンデンサ17および抵抗19,20による放電時定数によって、その制御用充放電コンデンサ17の放電電圧が、サイリスタ18を引き続き前記放電時定数内でオン状態を維持することとなる。
【0022】
従って、前記波形▲3▼の電圧はそのサイリスタ18およびダイオード21を通って発電コイル6をシャントするように流れる。この結果、波形▲3▼の電圧は抵抗23およびサイリスタ22のゲートに印加されることがなく、サイリスタ22はオフ状態となる。このオフ状態は、点火用充放電コンデンサ13からイグニッションコイル14への放電を一定機関制限することとなる。
【0023】
さらに、内燃機関が引き続き設定回転数以上で回転すると、次に発電コイル6に発生する誘起電圧のうちの、波形▲1▼に対応するタイミングの電圧が発電コイル6から出力される。この波形▲1▼に対応するタイミングの電圧が出力されるときには、前記制御用充放電コンデンサ17の電荷は前記放電時定数により既に消失されている。
【0024】
このため、サイリスタ18は既にオフとされており、従って、波形▲1▼のタイミングに対応する電圧は抵抗23を介してサイリスタ22のゲートをトリガする。これにより、このサイリスタ22はオンとなり、点火用充放電コンデンサ13の電荷を点火コイル14の一次コイル14aに放電する。この放電電圧は二次コイル14bで高電圧に変換されて点火プラグ15に印加される。
【0025】
すなわち、内燃機関が設定回転数以上で回転している場合には、次に発電コイル6に発生する波形▲1▼の電圧の所定レベルのタイミングBで、シリンダ内の混合気に点火されることとなる。
【0026】
このように、内燃機関の低速時の点火タイミングAを、設定速度への到達時に点火タイミングBに早める(ステップ進角する)ことが可能となる。この結果、従来のようにトリガコイルや延長コアを用いることなく、簡便な進角回路を用いて、内燃機関の始動性を改善でき、かつ最適な中、高速運転を実現できる。
【0027】
なお、点火タイミングAからBに早める進角制御の進角角度は、図2におけるロータ1の磁石2および磁極3,4とこれに対向配置されるコイルコア5とからなる発電性能を適正とした磁気回路の幅wで決定され、幅wが狭ければ進角角度は小さくなり、また、幅wが広ければ進角角度は大きくなる。
【0028】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、発電コイルが正から負の誘起電圧を出力したとき、内燃機関の設定回転数以下では、第1のスイッチング素子をオフにし、第2のスイッチング素子をオンにすることで、イグニッションコイルに対して点火用充放電コンデンサに蓄積された電荷を供給可能にし、一方、内燃機関の設定回転数以上では、制御用充放電コンデンサの放電エネルギにより設定時定数内で第2のスイッチング素子をオフにして、前記点火用充放電コンデンサからイグニッションコイルへの放電を制限し、続く発電コイルからの負の誘起電圧により、既にオフとなっている第1のスイッチング素子を通さずに、直接第2のスイッチング素子をオンにして、点火用充放電コンデンサに蓄積された電荷をイグニッションコイルへ供給するように構成したので、所定の低速時における点火タイミングを所定の高速時の点火タイミングへ大きく進角制御することができ、従って、低速時における内燃機関の始動性を改善できる。
【0029】
また、進角幅が、ロータの磁極,磁石とこれに対向するコイルコアからなる発電性能を適正とした磁気回路の幅で決定されることで、適正進角幅を得ようとするコイルユニットの小形化を実現でき、これにより内燃機関の冷却効率を改善でき、合わせてトリガコイルの設置やコイルコアの延長を回避して、構成の簡素化とローコスト化を実現できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この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】この発明におけるコイルユニットとロータとの関係を示す説明図である。
【図3】図1における発電コイルの誘起電圧を示す波形図である。
【図4】従来の内燃機関の無接点点火装置のコイルユニットとロータとの関係を示す説明図である。
【図5】従来の内燃機関の無接点点火装置のコイルユニットとロータとの関係を示す説明図である。
【符号の説明】
1 ロータ
2 磁石
3,4 磁極
5 コイルコア
6 発電コイル
13 点火用充放電コンデンサ
14 イグニッションコイル
17 制御用充放電コンデンサ
18 サイリスタ(第1のスイッチング素子)
21 ダイオード
22 サイリスタ(第2のスイッチング素子)
Claims (2)
- 磁石を挟んで配置された磁極を有するロータと、該ロータに対向配置されて、発電コイルが巻装されたコイルコアと、前記発電コイルの正の誘起電圧を充電する点火用充放電コンデンサと、前記発電コイルの正の誘起電圧を充電する制御用充放電コンデンサと、前記発電コイルの正の誘起電圧の発生時および前記制御用充放電コンデンサの放電時にオンとなる第1のスイッチング素子と、内燃機関が設定回転数以下である場合、前記発電コイルの正の誘起電圧に続いて得られる負の誘起電圧が設定レベルに達したときに直ちにトリガされて導通し、前記点火用充放電コンデンサの電荷をイグニッションコイルへ供給する第2のスイッチング素子と、前記内燃機関が設定回転数以上である場合、前記負の誘起電圧が設定レベルに達したとき前記制御用充放電コンデンサの放電時定数内でオンとなる前記第1のスイッチング素子を通じて、前記第2のスイッチング素子のトリガを制限するダイオードとを備え、前記負の誘起電圧に続いて得られる次の負の誘起電圧が設定レベルに達したとき、前記トリガが制限された第2のスイッチング素子をオンにして、前記点火用充放電コンデンサの電荷をイグニッションコイルへ供給するようにし、点火タイミングの進角制御をすることを特徴とする内燃機関の無接点点火装置。
- 前記点火タイミングの進角制御の進角角度を、前記磁石および磁極を有するロータとこれに対向するコイルコアとからなる発電性能を適正とした磁石回路の幅で決定する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。
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