JP4382215B2

JP4382215B2 - 内燃機関の過回転防止装置

Info

Publication number: JP4382215B2
Application number: JP29565399A
Authority: JP
Inventors: 利幸高野
Original assignee: Oppama Industry Co Ltd
Current assignee: Oppama Industry Co Ltd
Priority date: 1999-10-18
Filing date: 1999-10-18
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2019-10-18
Also published as: JP2001115937A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の過回転防止装置に関するものであり、特に、点火時期のステップ遅角制御を電気回路上および構造上で行う内燃機関の過回転防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関の過回転防止装置として、ガバナー機構を採用したものが広く提供されているが、このガバナー機構は、クランク軸と一体に回転しながら伸縮作動を行うものであるため、設置空間が大きく、従って取り付け場所に制約を伴うほか、機械的動作を行うために寿命が短いという問題があった。
【０００３】
一方、これに対し、設置空間が小さく、取付場所に制約を伴わず、さらに寿命が長い電気制御式の内燃機関の過回転防止装置が提供されている。この過回転防止装置は、点火回路の点火時期を電気回路上の処理によって自動的に遅らせるというものである。
【０００４】
この電気制御式の過回転防止装置は、例えば、特公昭６２−３０３０１号公報に示すように、内燃機関の高速回転時に発電コイルに誘起された正電圧を検知して、その発電コイルにスイッチングトランジスタを介して直列接続された時定数回路の端子電圧によって、当該スイッチングトランジスタをオンとなし、続くエキサイタコイルに誘起された負電圧にも拘らず、点火コイルに直接接続された点火用充放電コンデンサからその点火コイルへの放電のタイミングを、制御用サイリスタによって遅延させるという構成を持つ。
【０００５】
【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過回転防止装置にあっては、過回転防止回路を構成する電子部品点数が多いために、回路基板などの実装スペースを確保するのが困難になる場合があるほか、回路構成および組立が繁雑となり、コストダウンに限界があるという問題があった。
【０００６】
また、過回転防止回路が動作しているとき以外には、内燃機関の通常運転中に点火時期が少しずつ遅角してしまうという問題があった。
【０００７】
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、使用する電子部品点数を少なくして、実装スペースを小さく抑えられるとともに、コストダウンを図ることができ、また、トリガコイルの設置によって、過回転防止回路が動作していない場合にも、点火時期が遅角していくのを防止できる。
【０００８】
さらに、内燃機関の過回転によるクランクシャフト，コンロッド，シリンダ壁などの無用の摩耗促進並びに焼き付きを未然に回避できる内燃機関の過回転防止装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【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過回転防止装置は、
磁石（２２）を挟んで配置された磁極（２３，２４）を有するロータ（２１）と、該ロータ（２１）に対向配置され、回転中に前記磁極（２３，２４）と最初に対向する第１のコイルコアの脚（２０ａ）に配置された発電コイル（１）と、前記ロータ（２１）に対向配置され、次に前記磁極（２３，２４）と対向する第２のコイルコアの脚（２０ｂ）に配置されたトリガコイル（６）と、前記発電コイル（１）の正の誘起電圧を充電する点火用充放電コンデンサ（３）と、前記トリガコイル（６）の負の誘起電圧を受けてトリガされて導通し、前記点火用充放電コンデンサ（３）の電荷を点火コイル（４）へ供給する第１のスイッチング素子（１８）と、前記トリガコイル（６）の正の誘起電圧を充電する制御用充放電コンデンサ（８）と、該制御用充放電コンデンサ（８）の充電電圧が設定レベルを超えるとオンになり、このオンによって前記発電コイル（１）の誘起電圧による逆バイアスによって第１のスイッチング素子（１８）をオフにする第２のスイッチング素子（１０）とを備え、前記発電コイル（１）の正の誘起電圧が減少し始めるタイミングで、トリガコイル（６）の負の誘起電圧による順バイアスによって第１のスイッチング素子（１８）をオンにすることで、点火用充放電コンデンサ（３）の電荷を点火コイル（４）へ供給可能に構成したものであり、この第１のスイッチング素子（１８）の逆バイアスから順バイアスへの時間の遅れによるステップ遅角制御によって内燃機関の過回転を防止することができる。
【００１０】
また、請求項２の発明にかかる内燃機関の過回転防止装置は、前記制御用充放電コンデンサ（８）の充電電圧が設定レベルを超えるとツェナ電流を出力し、ツェナ電圧の設定レベルで前記第２のスイッチング素子（１０）をオンにするツェナダイオード（１１）を設けたものである。
【００１１】
【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１は本発明の内燃機関の過回転防止装置を示す回路図である。同図において、１は発電コイルであり、該発電コイル１の一端にはダイオード２を介して点火用充放電コンデンサ３の一端が接続されている。また、該点火用充放電コンデンサ３の他端には点火コイル４の一次コイル４ａが直列接続され、前記点火コイル４の二次コイル４ｂには点火プラグ５が接続されている。
また、６はトリガコイルで、該トリガコイル６の一端には抵抗７および制御用充放電コンデンサ８が直列接続されている。さらに、前記発電コイル１の一端と、前記制御用充放電コンデンサ８の、前記抵抗７とは反対側の端子との間には、抵抗９および第２のスイッチング素子としてのサイリスタ１０が直列接続されている。
【００１２】
前記抵抗７および制御用充放電コンデンサ８の接続点と、前記サイリスタ１０のゲートとの間には、ツェナダイオード１１が接続されている。１２は前記サイリスタ１０のゲートとカソードとの間に接続された抵抗である。また、該抵抗１２および前記制御用充放電コンデンサ８の接続点は、逆流防止ダイオード１３，１４を介して、前記ダイオード２と前記点火用充放電コンデンサ３との接続点に接続されている。
【００１３】
一方、前記トリガコイル６の一端には、ダイオード１５，抵抗１６および抵抗１７が直列接続されており、前記抵抗１６および抵抗１７の接続点には、第１のスイッチング素子としてのサイリスタ１８のカソードが接続され、該サイリスタ１８のアノードが前記点火用充放電コンデンサ３に接続されている。また、前記サイリスタ１８のゲートは、前記ダイオード１３および１４の接続点と前記発電コイル１の他端とに接続されている。
【００１４】
前記ダイオード１５および抵抗１６の接続点と、前記発電コイル１の他端との間にツェナダイオード１９が接続されている。該ツェナダイオード１９は、後述のロータの回転とともに上昇する前記ダイオード１５および抵抗１６の接続点の電位を一定に維持するために設けられる。
【００１５】
また、前記発電コイル１およびトリガコイル６は、図２に示すようなコ字状のコイルコア２０の一方の脚２０ａおよび他方の脚２０ｂに取り付けられている。前記コイルコア２０の近傍には、これに対向するようにロータ２１が対向配置され、該ロータ２１の外周付近には、磁石２２と、該磁石２２の両側にこれを挟むように配置された各一の磁極２３，２４とが、前記ロータ２１内に埋設されるように取り付けられている。なお、図示しないが、前記点火コイル４は別途設けた図示しないコイルコアに取り付けられている。
【００１６】
また、前記ロータ２１は図２において、矢印Ａ方向に駆動されるものとし、従って、該ロータ２１の矢印Ａ方向の回転によって、前記発電コイル１が前記各磁極２３，２４と最初に対向し、前記トリガコイル６が次に前記各磁極２３，２４と対向することとなる。
【００１７】
次に動作について説明する。内燃機関の運転により、前記ロータ２１が図２に示す矢印Ａ方向に回転すると、前記発電コイル１およびトリガコイル６には、図３（ａ），（ｂ）に示す波形の電圧が次々に誘起される。そして、前記発電コイル１が誘起する電圧のうち、図３（ａ）の負の誘起電圧ａはダイオード２により阻止され、前記点火用充放電コンデンサ３には充電されず、また、前記サイリスタ１８のゲートをトリガして、前記点火用充放電コンデンサ３の放電回路を形成するのみである。
【００１８】
一方、前記発電コイル１が次に誘起する図３（ａ）に示す正の誘起電圧ｂは、前記ダイオード２を介して前記点火用充放電コンデンサ３に入力されて、これに充電を行う。そして、該点火用充放電コンデンサ３の充電中に前記トリガコイル６には、図３（ｂ）の正の電圧ｄが誘起されるが、該トリガコイル６の誘起電圧レベルが、内燃機関の回転数、すなわち前記ロータ２１の回転数が設定回転数以下で正常に運転されている場合には、設定レベル以下に落ち着いている。このため、前記抵抗７と前記制御用充放電コンデンサ８とで分圧された電圧は設定されたツェナ電圧以下であり、ツェナーダイオード１１は導通せず、第２のスイッチング素子としての前記サイリスタ１０のゲートはトリガされない。
【００１９】
続いて、前記トリガコイル６には、図３（ｂ）に示すような負の誘起電圧ｅが発生する。このため、前記サイリスタ１８のゲートが直ちにトリガされるため、該サイリスタ１８はオン動作して、前記点火用充放電コンデンサ３に前記のように充電された電荷を、前記サイリスタ１８およびダイオード１３を通じて前記点火コイル４の一次コイル４ａへ放電する。この放電電圧は、さらに該点火コイル４の二次コイル４ｂに昇圧されて取り出された後、前記点火プラグ５に導かれて、該点火プラグ５に火花を発生させ、燃焼室の混合気に着火が行われる。この場合において、内燃機関の回転数、すなわち、前記ロータ２１の回転数が、過回転防止のために予め設定された設定回転数を起えた場合には、図３（ｂ）に示す正の電圧ｄのレベルも設定値を超えることとなる。従って、前記抵抗７および前記制御用充放電コンデンサ８とで分圧された電圧も上昇して、遂には前記ツェナダイオード１１には逆方向電流であるツェナー電流が流れる。
このツェナダイオード１１のツェナ降伏現象によって発生するツェナ電流により、前記サイリスタ１０のゲートがトリガされ、該サイリスタ１０がオンとなる。そして、該サイリスタ１０がオンすると、抵抗１７両端には、波形ｂの電流は逆バイアス、波形ｅの電流は順バイアスとなる。時間が経過することにより、ｂの波形が減少していき、ｅ波形による順バイアスがかかり、サイリスタ１８がオンする。この時間の遅れによりステップ遅角となる。前記マグネトの動作に伴い、内燃機関の回転数の上昇を制限する。
【００２０】
なお、この実施の形態では、図２に示すように前記コイルコア２０としてコ字状をしたものを示したが、図４に示すような略Ｅ字形のコイルコア２０Ａの一方の脚２０ｃに発電コイル１を取り付け、他方の脚２０ｄをフリーとし、さらに中央の脚２０ｅにトリガコイル６とともに点火コイル２５を並設してもよい。この場合にも、前記実施の形態と同様の効果を奏する。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば磁石（２２）を挟んで配置された磁極（２３，２４）を有するロータ（２１）と、該ロータ（２１）に対向配置され、回転中に前記磁極（２３，２４）と最初に対向する第１のコイルコアの脚（２０ａ）に配置された発電コイル（１）と、前記ロータ（２１）に対向配置され、次に前記磁極（２３，２４）と対向する第２のコイルコアの脚（２０ｂ）に配置されたトリガコイル（６）と、前記発電コイル（１）の正の誘起電圧を充電する点火用充放電コンデンサ（３）と、前記トリガコイル（６）の負の誘起電圧を受けてトリガされて導通し、前記点火用充放電コンデンサ（３）の電荷を点火コイル（４）へ供給する第１のスイッチング素子（１８）と、前記トリガコイル（６）の正の誘起電圧を充電する制御用充放電コンデンサ（８）と、該制御用充放電コンデンサ（８）の充電電圧が設定レベルを超えるとオンになり、このオンによって前記発電コイル（１）の誘起電圧による逆バイアスによって第１のスイッチング素子（１８）をオフにする第２のスイッチング素子（１０）とを備え、前記発電コイル（１）の正の誘起電圧が減少し始めるタイミングで、トリガコイル（６）の負の誘起電圧による順バイアスによって第１のスイッチング素子（１８）をオンにすることで、点火用充放電コンデンサ（３）の電荷を点火コイル（４）へ供給可能に構成したものであり、この第１のスイッチング素子（１８）の逆バイアスから順バイアスへの時間の遅れによるステップ遅角制御によって内燃機関の過回転を防止することができる。また、内燃機関の過回転を使用電子部品数の少ない簡単で小形の回路で実現でき、コストダウンを実現できるとともにクランクシャフト，コンロッド，シリンダ壁などの摩耗促進や焼き付きを未然に防止でき、さらに過回転防止機能が働いていない場合に点火時期が遅角していくのを防止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過回転防止装置を示す回路図である。
【図２】図１における発電コイルおよびトリガコイルを持ったコイルコアと、磁石を持ったロータとの配置関係を示す説明図である。
【図３】図１における発電コイルおよびトリガコイルの誘起電圧波形を示すタイミングチャートである。
【図４】図１における発電コイルおよびトリガコイルを持ったコイルコアと磁石を持ったロータとの他の配置関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１発電コイル
３点火用充放電コンデンサ
４点火コイル
６トリガコイル
１０サイリスタ（第２のスイッチング素子）
１１ツェナダイオード
１８サイリスタ（第１のスイッチング素子）

Claims

磁石（２２）を挟んで配置された磁極（２３，２４）を有するロータ（２１）と、該ロータ（２１）に対向配置され、回転中に前記磁極（２３，２４）と最初に対向する第１のコイルコアの脚（２０ａ）に配置された発電コイル（１）と、前記ロータ（２１）に対向配置され、次に前記磁極（２３，２４）と対向する第２のコイルコアの脚（２０ｂ）に配置されたトリガコイル（６）と、前記発電コイル（１）の正の誘起電圧を充電する点火用充放電コンデンサ（３）と、前記トリガコイル（６）の負の誘起電圧を受けてトリガされて導通し、前記点火用充放電コンデンサ（３）の電荷を点火コイル（４）へ供給する第１のスイッチング素子（１８）と、前記トリガコイル（６）の正の誘起電圧を充電する制御用充放電コンデンサ（８）と、該制御用充放電コンデンサ（８）の充電電圧が設定レベルを超えるとオンになり、このオンによって前記発電コイル（１）の誘起電圧による逆バイアスによって第１のスイッチング素子（１８）をオフにする第２のスイッチング素子（１０）とを備え、前記発電コイル（１）の正の誘起電圧が減少し始めるタイミングで、トリガコイル（６）の負の誘起電圧による順バイアスによって第１のスイッチング素子（１８）をオンにすることで、点火用充放電コンデンサ（３）の電荷を点火コイル（４）へ供給可能にすることを特徴とする内燃機関の過回転防止装置。
前記制御用充放電コンデンサ（８）の充電電圧が設定レベルを超えるとツェナ電流を出力し、ツェナ電圧の設定レベルで前記第２のスイッチング素子（１０）をオンにするツェナダイオード（１１）を設けたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の過回転防止装置。