JP4482712B2 - 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】
本発明は、内燃機関の点火時期を機関回転数に応じて自動調整するための内燃機関の無接点点火装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の小型の2サイクルエンジン等に使用する無接点点火装置は、内燃機関の回転により駆動されるアルミ製のロータに、磁石とともにこれを挟んで二つのポールピースを埋設し、一対の脚を持つコアをロータに対向配置し、そのロータの回転方向に対しポールピースが最後に対向する側の前記脚に対し発電コイルを取り付けたものからなる。
【0003】
そして、この無接点点火装置によれば、ロータを回転させたときに発電コイルに誘起された正方向電圧をコンデンサに充電し、一方、発電コイルに誘起された負方向電圧によりスイッチング素子を導通させて、前記コンデンサの充電電荷をイグニッションコイルに供給し、得られた高電圧を点火プラグに供給して火花を発生させ、シリンダ内の混合気に点火を行うようにしている。
【0004】
ところが、このような内燃機関の無接点点火装置にあっては、発電コイルが、前記のようにポールピースが最後に対向する側の脚に設けられているため、この発電コイルに得られる負方向電圧の発生時間が短くなり、進角幅を大きくとれないという不都合があった。
【0005】
これに対し、ロータの回転方向に対しポールピースが初めに対向する側のコアの脚に、そのロータの回転方向とは反対側に突出する突出部を一体に設けた無接点点火装置が提供され、これにより前記進角幅を大きくする方法が提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようにコアの脚に突出部を設けた従来の内燃機関の無接点点火装置にあっては、脚の先端部が突出しているために、磁性鋼板を打ち抜いた鉄心片を積層して鉄心を製作する場合に、磁性鋼板材料の歩留りが悪くなるとともに全体重量が嵩み、しかもエンジン側に広い取り付けスペースを用意する必要があり、加えて十分な進角幅を確保できないという問題があった。
【0007】
本発明は前記のような問題を解消するものであり、簡単な構成にて大きな進角幅を確保できるとともに、小形化、軽量化、さらにはローコスト化を図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。
【0008】
【課題を解決するための手段】
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装置は、互いに隣り合うものが異極性の少なくとも2個以上のポールピースを持ったロータと、該ロータの周辺に配置されたコ字状コアと、該ロータの回転方向に対しポールピースが初めに対向する側の前記コアの脚に巻装された発電コイルと、前記発電コイルに誘起された正方向電圧を充電する第1のコンデンサおよび第2のコンデンサと、前記発電コイルに誘起された第1の負方向電圧にもとづくトリガ電圧を受けて導通し、前記第1のコンデンサの充電電荷をイグニッションコイルの1次側コイルを介して放電させる第1のスイッチング素子と、前記第2のコンデンサの充電電荷を所定の時定数で放電させる放電回路と、前記第2のコンデンサの充電時にターンオン状態とされ、かつ前記発電コイルに第2の負方向電圧が誘起された場合に、前記放電回路による放電時定数の間、前記第1のスイッチング素子に供給されるトリガ電圧をバイパスする第2のスイッチング素子とを設けて、前記時定数経過後における前記発電コイルの第1の負方向電圧の誘起時に、前記第1のスイッチング素子にトリガ電圧を供給してこれを導通させるようにしたものであり、この態様により、正方向電圧の直前に発電コイルに誘起される負方向電圧の発生時間を長くして、大きな進角幅を得られるようにしている。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を図に付いて説明する。図1は本発明の内燃機関の無接点点火装置における発電部の構成を示す概念図である。同図において、1は内燃機関のクランク軸に固定されているロータで、このロータ1には、磁石2とともに、これを挟むポールピース3、4が埋設されている。磁石2はポールピース3、4をそれぞれN極およびS極に着磁するように、これらに磁気的および機械的に結合されている。
【0010】
また、内燃機関の固定側にはコ字状のコア5が取り付けられており、このコア5の二つの脚5a、5bの先端が微小間隙を介してロータ1の外周面に臨んでいる。そして、ロータ1の回転方向に対しポールピース3、4が初めに対向する側の脚bに、発電コイル6が着装されている。
【0011】
図2は無接点点火装置の点火制御回路を示す。同図において、発電コイル6の二つの出力端子T1、T2間には、ダイオード7および充放電用の第1のコンデンサ8をそれぞれ介して、イグニッションコイル9の1次側コイル9aが接続されている。また、このイグニッションコイル9の2次側コイル9bに点火プラグ10が接続されている。
【0012】
また、発電コイル6の出力端子T1にはダイオード7を介して第1のスイッチング素子としてのサイリスタ11のアノードが接続され、このサイリスタ11のカソード・ゲート間には抵抗13が接続されている。また、サイリスタのカソードはダイオード12を介して発電コイル6の出力端子T2に接続されている。
【0013】
サイリスタ11のゲートと発電コイル6の出力端子T2との間にツェナダイオード14が接続され、さらに、イグニッションコイル9の1次側コイル9aの両端には、第1のコンデンサ8を介して、コンデンサ8と1次側コイル9aの発振用のダイオード15が接続されている。
【0014】
また、前記発電コイル6の出力端子T1、T2間には、抵抗16、第2のコンデンサ17、抵抗18および前記ダイオード12からなる第2のコンデンサ17充電用の直列回路が接続され、その第2のコンデンサ17には、これとともに放電用の時定数回路を構成する抵抗19、20が、図示のように並列接続されている。
【0015】
前記抵抗20の両端は第2のスイッチング素子としてのサイリスタ21のゲート・カソード間に接続され、アノードは発電コイル6の出力端子T2に接続されている。なお、抵抗18、20の一方の端子間には逆流防止用のダイオード23が接続され、他方の端子は共にサイリスタ21のカソード接続されている。またサイリスタ21のカソードおよび発電コイル6の出力端子T1間には、サイリスタ11のゲートおよびカソードを側路するダイオード22と抵抗24とが直列接続されている。
【0016】
さらに、サイリスタ11とダイオード12の接続中点と、ダイオード23のアノードとが直接接続されている。
【0017】
次に動作を説明する。機関の低速運転域では、ロータ1の回転も低速であり、このとき発電コイル6に得られる誘起電圧は、図3中の曲線Rに示すごとくなり既述したように、正方向電圧▲2▼がダイオード7→第1のコンデンサ8→イグニッションコイル9の1次側コイル9aにかかって、第1のコンデンサ8に充電が行われる。同時に、抵抗16→第2のコンデンサ17→抵抗18→ダイオード12の経路にも電流が流れ、第2のコンデンサ17に充電が行われる。また、抵抗16、19を介してサイリスタ21のゲートにもトリガ電流が印加され、サイリスタ21はターンオン状態となる。
【0018】
第2のコンデンサ17の電荷は、これとともに放電回路を形成する抵抗19、20を通って放電され、その放電時定数は機関回転数が低速でも第2の負方向電圧▲3▼が発生している間、サイリスタ21をターンオンし続ける大きさに選ばれている。
【0019】
次に、発電コイル6に第2の負方向電圧▲3▼が誘起されるが、前記放電時定数によってサイリスタ21はターンオン状態を保持しているため、その負方向電流はサイリスタ21のアノード・カソード→抵抗24→ダイオード22の経路を流れる。従って、ツェナーダイオード14はブレークオーバせず、サイリスタ11に供給されるトリガ電圧がバイパスされることとなり、このサイリスタ11はターンオンし得ない。また、このとき第2のコンデンサ17の残留電荷は抵抗19、20を通る経路で放電されてしまう。
【0020】
かくして、第2の負方向電圧▲3▼が得られる時点では、サイリスタ11はトリガされず、第1のコンデンサ8からイグニッションコイル9への点火電圧の供給がなされない。
【0021】
次に、第1の負方向電圧▲1▼が発電コイル6に誘起されると、第2のコンデンサ17にはこのとき既に電荷がなく、サイリスタ21がオフとなっているため、ツェナーダイオード14がブレークオーバし、サイリスタ11のゲート・カソードにツェナーダイオード14を介して負方向電流が流れる。このときサイリスタ11がターンオンする。このため、第1のコンデンサ8の電荷がサイリスタ11のアノード・カソード→ダイオード12→イグニッションコイル9の1次側コイル9aの経路で放電され、イグニッションコイル9の2次側コイル9bには高電圧が誘起され、この高電圧により点火プラグ10に火花を発生させる。このときのサイリスタ11のトリガタイミングは図3(a)のθ1で、第1のコンデンサ8の充放電電圧波形およびタイミングは図3(b)に示すごとくなる。
【0022】
同様に、機関が高速域で運転される場合にも、前記の誘起電圧Rより遅れた誘起電圧Sが得られるが、このとき点線で示す遅れの大きい第2の負方向電圧▲3▼'でなく、電機子反作用の影響を受けない第1の負方向電圧▲1▼'でサイリスタ11をトリガするため、機関が高速運転域で点火タイミングが遅れるという問題を解消できるものである。なお、このときのサイリスタ11のトリガタイミングは図3(a)のθ2に示す通りである。
【0023】
ところで、本発明では、発電コイル6を、ロータ1の回転方向に対しポールピース3、4が初めに対向する側の脚5bに取り付けている。こうすることで、発電コイル6には早い時点から第1の負方向電圧▲1▼'が誘起され、脚5bを通る磁束の増加に伴ってその第1の負方向電圧▲1▼'のレベルが第2の負方向電圧▲3▼'のレベルより高くなり、また、その磁束の減少に伴って、その負方向電圧▲1▼'のレベルが低くなっていく。
【0024】
従って、この発電コイル6に誘起される第1の負方向電圧▲1▼'の発生時間は、その発電コイル6を脚5aに設けた場合に比べて、例えば1〜2.0倍程度まで伸びて長くなる。この結果、その第1の負方向電圧▲1▼'の発生時間が長くなる分だけ点火時の進角幅を大きくすることが可能となる。従って、図3に示すように低速から高速までの点火タイミングのコントロールを最適化できる。
【0025】
また、脚5bに発電コイル6を設けた場合には、従来のように脚先端に突出部を設ける必要がなくなり、磁性鋼板の歩留りの悪化や重量増加といった不都合を回避できるほか、取り付けスペースの確保が容易となり、ローコスト化が可能になるといった利点が得られる。
【0026】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば発電コイルに誘起された第1の負方向電圧にもとづくトリガ電圧を受けて導通し、第1のコンデンサの充電電荷をイグニッションコイルの1次側コイルを介して放電させる第1のスイッチング素子と、第2のコンデンサの充電電荷を所定の時定数で放電させる放電回路と、前記第2のコンデンサの充電時にターンオン状態とされ、かつ前記発電コイルに第2の負方向電圧が誘起された場合に、前記放電回路による放電時定数の間、前記第1のスイッチング素子に供給されるトリガ電圧をバイパスする第2のスイッチング素子とを設けて、前記時定数経過後における前記発電コイルの第1の負方向電圧の誘起時に、前記第1のスイッチング素子にトリガ電圧を供給してこれを導通させるようにしたので、発電コイルに誘起される負方向電圧の発生時間を長くして、コアの脚を長く延ばすことなく、大きな進角幅を得ることができ、従って、低速から高速までの点火タイミングのコントロールを最適化でき、これを簡単かつローコストな構成にて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】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の発電部を示す要部の構成図である。
【図2】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の無接点点火制御回路を示す回路図である。
【図3】図2に示す回路各部の電圧波形図である。
【符号の説明】
1 ロータ
3、4 ポールピース
5 コア
6 発電コイル
8 第1のコンデンサ
9 イグニッションコイル
11 サイリスタ(第1のスイッチング素子)
17 第2のコンデンサ
19、20 抵抗(放電回路)
21 サイリスタ(第2のスイッチング素子)
Claims (1)
- 互いに隣り合うものが異極性の少なくとも2個以上のポールピースを持ったロータと、該ロータの周辺に配置されたコ字状コアと、該ロータの回転方向に対しポールピースが初めに対向する側のコアの脚に巻装された発電コイルと、前記発電コイルに誘起された正方向電圧を充電する第1のコンデンサおよび第2のコンデンサと、前記発電コイルに誘起された第1の負方向電圧にもとづくトリガ電圧を受けて導通し、前記第1のコンデンサの充電電荷をイグニッションコイルの1次側コイルを介して放電させる第1のスイッチング素子と、前記第2のコンデンサの充電電荷を所定の時定数で放電させる放電回路と、前記第2のコンデンサの充電時にターンオン状態とされ、かつ前記発電コイルに第2の負方向電圧が誘起された場合に、前記放電回路による放電時定数の間、前記第1のスイッチング素子に供給されるトリガ電圧をバイパスする第2のスイッチング素子とを備え、前記時定数経過後における前記発電コイルの第1の負方向電圧の誘起時に、前記第1のスイッチング素子にトリガ電圧を供給してこれを導通させることを特徴とする内燃機関の無接点点火装置。
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