JP4731752B2 - 磁石発電機式点火装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁石発電機を電源とする点火装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関（以下、「内燃機関」をエンジンという）と同期して永久磁石を有する回転子が回転することにより、発電コイルに交流電圧が発生する磁石発電機が知られている。エンジンの点火装置では、例えば磁石発電機が発生する交流電圧をコンデンサが充電し、半導体スイッチ等でコンデンサの放電をスイッチングすることにより高圧コイルが高電圧を発生し、この高電圧を点火プラグに加えて火花放電させ燃料に点火している。このような磁石発電機式点火装置を図３に示す。
【０００３】
回転子１００の外周に、回転方向の長さが異なる突起１０１、１０２が設置されている。回転センサ１１０は、回転子１００の回転により突起１０１、１０２が通過すると突起１０１、１０２の回転方向両端で検出信号を出力する。波形成形回路１１１は回転センサ１１０が出力する検出信号から回転方向の突起の長さに合わせ図４に示すパルス信号をマイクロコンピュータ（以下、「マイクロコンピュータ」をマイコンという）１１２に送出する。突起１０１、１０２の回転方向の長さが異なるので、エンジンの回転が正転時および逆転時においてＴ１とＴ３の長さは異なっている。突起の１０１と突起１０２との間隔Ｔ２は、Ｔ１とＴ３の間である。マイコン１１２はＴ１とＴ２とＴ３との大小関係を判定することにより、エンジンの正転または逆転を検出する。例えば、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３またはＴ１＜Ｔ３またはＴ２＜Ｔ３の条件で正転と判定し、これ以外の条件で逆転と判定する。正転の場合はエンジンに点火し、逆転の場合はエンジンへの点火を禁止する。エンジン回転の逆転は、エンジンが停止する直前等のエンジン回転数が低いときに生じしやすい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図３に示すように回転センサ１１０に突起１０２がちょうど向き合っているときにエンジンが逆転すると、図５に示すように、逆転直後の波形が正転時の波形と等しくなり、エンジンの逆転を検出できない。したがって、エンジンの回転が逆転した状態で少なくとも１回点火プラグが点火する。
本発明の目的は、回転子の回転位置に関わらず、エンジンの回転が逆転するとエンジンの点火を確実に防止する磁石発電機式点火装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の磁石発電機式点火装置によると、回転子が正転、逆転いずれの方向に回転しても、突起１２、１３の回転方向前方端を検出した場合には一方の極性の検出信号を出力し、突起１２、１３の回転方向後方端を検出した場合には他方の極性の検出信号を出力する回転センサを有する磁石発電機式点火装置において、回転子が正転するとき、回転センサは、発電コイルが発生する交流電圧が一方の極性のときに検出信号を出力し、回転子が逆転するとき、回転センサは、発電コイルが発生する交流電圧が他方の極性のときに検出信号を出力する。そして、発電コイルが発生する交流電圧の他方の極性の範囲内で回転センサが出力する検出信号を無効にすることにより、回転子の回転位置に関わらず、エンジンの回転が逆転したときにエンジンが点火することを防止できる。回転子が正転するとき、発電コイルが発生する交流電圧が一方の極性のときに回転センサが検出信号を出力するように突起の回転方向位置ならびに突起の回転方向長さを決定することは容易である。
【０００６】
また、回転方向に離れて２個の突起１２、１３を設置しているので、エンジン正転時において回転方向前方に位置している突起１２が１回転するのに要する時間からエンジン回転数を算出し、さらに、２個の突起１２、１３を検出する間隔からエンジンの回転変動を算出し、エンジン回転数を補正できる。
【０００７】
通常、エンジン始動時のようにエンジン回転数が低い場合、エンジンに点火するタイミングは突起の検出タイミングに合わせて固定される。一方、エンジンが中速または高速で運転しているとき、固定点火ではなく、突起を検出したタイミングでエンジンの回転数に応じたカウンタ値をセットし、カウンタ値が０になったタイミングでエンジンに点火する演算点火を行なうことが一般的である。本発明の請求項２記載の磁石発電機式点火装置によると、２個の突起１２、１３のうち、正転時に回転方向後方に位置している突起１３は、正転時に回転方向前方に位置している突起１２よりも回転方向の長さが長い。
【０００８】
回転数が低い場合、長い突起の回転方向後方端を回転センサが検出するタイミングで固定点火を行なう。回転数が高い場合、長い突起の回転方向前方端を回転センサが検出するタイミングでカウンタ値をセットして演算点火のカウントを開始し、長い突起の回転方向後方端を回転センサが検出しても固定点火を無効にする。本発明の請求項２記載の磁石発電機式点火装置では、回転子が正転するとき回転方向後方に位置する突起１３の回転方向長さが回転方向前方に位置する突起１２よりも長いので、長い突起の回転方向前方端を回転センサが検出するタイミングで回転変動を含めてエンジン回転数を算出し、回転方向後方端を回転センサが検出する前に、固定点火か演算点火かを決定できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す実施例を図に基づいて説明する。
本発明の一実施例による磁石発電機式点火装置を図１に示す。
点火装置１は、磁石発電機１０、回転センサ２０および選択手段としてのＡＮＤ回路３０を有する。
【００１０】
磁石発電機１０は、回転子１１、図示しない固定子、ならびに固定子に設置した発電コイル１４を有している。回転子１１はクランクシャフトとともに回転し、クランクシャフトが１回転すると同様に１回転する。回転子１１には図示しない永久磁石が設置されている。回転子１１が回転することにより、図２に示すように発電コイル１４に正負の極性を有する交流電圧が発生する。発電コイル１４が発生した交流電圧は図示しないコンデンサを充電する。充電されたコンデンサが放電するときに流れる電流が高圧コイルの１次コイル側を流れることにより、高圧コイルの２次コイル側に点火プラグに加える高電圧が発生する。回転子１１は、回転方向に離れて外周に設置されている突起１２、１３を有している。突起１３は、回転子１１の正転時に突起１２の後方に位置し、突起１２よりも回転方向の長さが長い。
【００１１】
回転センサ２０は、例えばマグネットピックアップを用いており、図２に示すように、各突起の回転方向前方端または回転方向後方端を検出し、検出信号としてのセンサ信号を出力する。回転センサ２０として、ホール素子、ＭＲＥ素子等を用いてもよい。
【００１２】
ＡＮＤ回路３０は、発電コイル１４が出力する交流電圧の極性が正電圧であり、かつ回転センサ２０の検出信号の出力電圧が正電圧のときに回転センサ２０の検出信号を有効にする。高圧コイルの１次コイル側に接続するスイッチング素子として例えば半導体スイッチを回転センサ２０の検出信号がオンにすることによりコンデンサを放電させ、高圧コイルの２次コイル側に高電圧を発生させる。すると、点火プラグに高電圧が加わり点火プラグが火花放電を起こすので、エンジン内の燃料が点火する。発電コイル１４が発生する交流電圧の極性が負電圧のとき、回転センサ２０の検出信号は無効になる。したがって、点火プラグに高電圧は加わらずエンジンは点火しない。
本実施例ではＡＮＤ回路３０で選択手段を構成しているが、前述したＡＮＤ回路３０の機能を実現するのであれば、どのような回路で選択手段を構成してもよいし、マイクロコンピュータを用いてもよい。
【００１３】
エンジン正転時、回転方向前方に位置する突起１２が１回転するために要する時間から図示しない制御手段としてのマイコン等でエンジン回転数を算出する。そして、突起１２の回転方向後方端１２ａを検出してから突起１３の回転方向前方端１３ａを検出するまでに要する時間から、エンジンの回転変動を検出し、算出したエンジン回転数を補正する。
【００１４】
エンジン始動時のように回転数が低い場合、突起１３の回転方向後方端１３ｂを検出したタイミングで固定点火をする。突起１３の回転方向前方端１３ａを検出し、回転変動を含んで算出したエンジン回転数が所定値以上である場合、エンジン回転数に応じて演算点火用のカウンタ値をセットし、カウンタ値が０になるタイミングでエンジンに点火する。突起１３の回転方向の長さが長いので、回転方向前方端１３ａを検出してから回転方向後方端１３ｂを検出する前に、回転変動を含んで算出したエンジン回転数により固定点火か演算点火かを判定できる。したがって、演算点火の場合、回転方向後方端１３ｂを検出する前に固定点火を禁止することができる。
【００１５】
突起１２、１３の回転方向位置と発電コイル１４の出力電圧の極性との関係は、図２に示すように、回転子１１が正転しているとき、発電コイル１４の出力電圧が正電圧の範囲内で回転センサ２０の突起検出信号が出力されるように設定されている。回転子１１が正転しているとき、発電コイル１４の出力電圧が正電圧であり、かつ回転センサ２０の突起検出信号が正電圧のときに、点火プラグに高電圧が加わりエンジンが点火する。
【００１６】
エンジンの逆転により回転子１１の回転が逆転すると、発電コイル１４の出力電圧の正負の極性が反転する。したがって、回転センサ２０は発電コイル１４の出力電圧が負電圧のときに突起１２、１３を検出する。このとき、回転センサ２０の検出信号は無効になり、点火プラグに高電圧は加わらずエンジンは点火しない。
【００１７】
本発明の上記実施例では、回転子１１が正転するとき、発電コイル１４が出力する交流電圧の正電圧の範囲内で突起１２、１３を検出し、回転子１１が逆転するとき、発電コイル１４が出力する交流電圧の負電圧の範囲内で突起１２、１３を検出するように、突起１２、１３の位置および回転方向長さを決定している。回転子１１の回転がどのような回転位置で逆転しても、回転子１１が逆転するときの突起１２、１３の検出信号を無効にし、エンジンの点火を防止できる。
また、回転子１１が正転するとき、発電コイル１４が出力する交流電圧の正電圧の範囲内で突起１２、１３を検出し、回転子１１が逆転するとき、発電コイル１４が出力する交流電圧の負電圧の範囲内で突起１２、１３を検出するように、突起１２、１３の回転方向位置および回転方向長さを決定することは容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による磁石発電機式点火装置を示す模式的構成図である。
【図２】本実施例による正転時および逆転時におけるセンサ出力および発電機出力を示すタイムチャートである。
【図３】従来例による磁石発電機式点火装置を示す模式的構成図である。
【図４】従来例による正転時および逆転時におけるマイコン入力信号を示すタイムチャートである。
【図５】突起上でエンジンが逆転したときの従来例のマイコン入力信号を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１ 磁石発電機式点火装置
１０ 磁石発電機
１１ 回転子
１２、１３ 突起
１４ 発電コイル
２０ 回転センサ
３０ ＡＮＤ回路（選択手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁石発電機を電源とする点火装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関（以下、「内燃機関」をエンジンという）と同期して永久磁石を有する回転子が回転することにより、発電コイルに交流電圧が発生する磁石発電機が知られている。エンジンの点火装置では、例えば磁石発電機が発生する交流電圧をコンデンサが充電し、半導体スイッチ等でコンデンサの放電をスイッチングすることにより高圧コイルが高電圧を発生し、この高電圧を点火プラグに加えて火花放電させ燃料に点火している。このような磁石発電機式点火装置を図３に示す。
【０００３】
回転子１００の外周に、回転方向の長さが異なる突起１０１、１０２が設置されている。回転センサ１１０は、回転子１００の回転により突起１０１、１０２が通過すると突起１０１、１０２の回転方向両端で検出信号を出力する。波形成形回路１１１は回転センサ１１０が出力する検出信号から回転方向の突起の長さに合わせ図４に示すパルス信号をマイクロコンピュータ（以下、「マイクロコンピュータ」をマイコンという）１１２に送出する。突起１０１、１０２の回転方向の長さが異なるので、エンジンの回転が正転時および逆転時においてＴ１とＴ３の長さは異なっている。突起の１０１と突起１０２との間隔Ｔ２は、Ｔ１とＴ３の間である。マイコン１１２はＴ１とＴ２とＴ３との大小関係を判定することにより、エンジンの正転または逆転を検出する。例えば、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３またはＴ１＜Ｔ３またはＴ２＜Ｔ３の条件で正転と判定し、これ以外の条件で逆転と判定する。正転の場合はエンジンに点火し、逆転の場合はエンジンへの点火を禁止する。エンジン回転の逆転は、エンジンが停止する直前等のエンジン回転数が低いときに生じしやすい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図３に示すように回転センサ１１０に突起１０２がちょうど向き合っているときにエンジンが逆転すると、図５に示すように、逆転直後の波形が正転時の波形と等しくなり、エンジンの逆転を検出できない。したがって、エンジンの回転が逆転した状態で少なくとも１回点火プラグが点火する。
本発明の目的は、回転子の回転位置に関わらず、エンジンの回転が逆転するとエンジンの点火を確実に防止する磁石発電機式点火装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の磁石発電機式点火装置によると、回転子が正転、逆転いずれの方向に回転しても、突起１２、１３の回転方向前方端を検出した場合には一方の極性の検出信号を出力し、突起１２、１３の回転方向後方端を検出した場合には他方の極性の検出信号を出力する回転センサを有する磁石発電機式点火装置において、回転子が正転するとき、回転センサは、発電コイルが発生する交流電圧が一方の極性のときに検出信号を出力し、回転子が逆転するとき、回転センサは、発電コイルが発生する交流電圧が他方の極性のときに検出信号を出力する。そして、発電コイルが発生する交流電圧の他方の極性の範囲内で回転センサが出力する検出信号を無効にすることにより、回転子の回転位置に関わらず、エンジンの回転が逆転したときにエンジンが点火することを防止できる。回転子が正転するとき、発電コイルが発生する交流電圧が一方の極性のときに回転センサが検出信号を出力するように突起の回転方向位置ならびに突起の回転方向長さを決定することは容易である。
【０００６】
また、回転方向に離れて２個の突起１２、１３を設置しているので、エンジン正転時において回転方向前方に位置している突起１２が１回転するのに要する時間からエンジン回転数を算出し、さらに、２個の突起１２、１３を検出する間隔からエンジンの回転変動を算出し、エンジン回転数を補正できる。
【０００７】
通常、エンジン始動時のようにエンジン回転数が低い場合、エンジンに点火するタイミングは突起の検出タイミングに合わせて固定される。一方、エンジンが中速または高速で運転しているとき、固定点火ではなく、突起を検出したタイミングでエンジンの回転数に応じたカウンタ値をセットし、カウンタ値が０になったタイミングでエンジンに点火する演算点火を行なうことが一般的である。本発明の請求項２記載の磁石発電機式点火装置によると、２個の突起１２、１３のうち、正転時に回転方向後方に位置している突起１３は、正転時に回転方向前方に位置している突起１２よりも回転方向の長さが長い。
【０００８】
回転数が低い場合、長い突起の回転方向後方端を回転センサが検出するタイミングで固定点火を行なう。回転数が高い場合、長い突起の回転方向前方端を回転センサが検出するタイミングでカウンタ値をセットして演算点火のカウントを開始し、長い突起の回転方向後方端を回転センサが検出しても固定点火を無効にする。本発明の請求項２記載の磁石発電機式点火装置では、回転子が正転するとき回転方向後方に位置する突起１３の回転方向長さが回転方向前方に位置する突起１２よりも長いので、長い突起の回転方向前方端を回転センサが検出するタイミングで回転変動を含めてエンジン回転数を算出し、回転方向後方端を回転センサが検出する前に、固定点火か演算点火かを決定できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す実施例を図に基づいて説明する。
本発明の一実施例による磁石発電機式点火装置を図１に示す。
点火装置１は、磁石発電機１０、回転センサ２０および選択手段としてのＡＮＤ回路３０を有する。
【００１０】
磁石発電機１０は、回転子１１、図示しない固定子、ならびに固定子に設置した発電コイル１４を有している。回転子１１はクランクシャフトとともに回転し、クランクシャフトが１回転すると同様に１回転する。回転子１１には図示しない永久磁石が設置されている。回転子１１が回転することにより、図２に示すように発電コイル１４に正負の極性を有する交流電圧が発生する。発電コイル１４が発生した交流電圧は図示しないコンデンサを充電する。充電されたコンデンサが放電するときに流れる電流が高圧コイルの１次コイル側を流れることにより、高圧コイルの２次コイル側に点火プラグに加える高電圧が発生する。回転子１１は、回転方向に離れて外周に設置されている突起１２、１３を有している。突起１３は、回転子１１の正転時に突起１２の後方に位置し、突起１２よりも回転方向の長さが長い。
【００１１】
回転センサ２０は、例えばマグネットピックアップを用いており、図２に示すように、各突起の回転方向前方端または回転方向後方端を検出し、検出信号としてのセンサ信号を出力する。回転センサ２０として、ホール素子、ＭＲＥ素子等を用いてもよい。
【００１２】
ＡＮＤ回路３０は、発電コイル１４が出力する交流電圧の極性が正電圧であり、かつ回転センサ２０の検出信号の出力電圧が正電圧のときに回転センサ２０の検出信号を有効にする。高圧コイルの１次コイル側に接続するスイッチング素子として例えば半導体スイッチを回転センサ２０の検出信号がオンにすることによりコンデンサを放電させ、高圧コイルの２次コイル側に高電圧を発生させる。すると、点火プラグに高電圧が加わり点火プラグが火花放電を起こすので、エンジン内の燃料が点火する。発電コイル１４が発生する交流電圧の極性が負電圧のとき、回転センサ２０の検出信号は無効になる。したがって、点火プラグに高電圧は加わらずエンジンは点火しない。
本実施例ではＡＮＤ回路３０で選択手段を構成しているが、前述したＡＮＤ回路３０の機能を実現するのであれば、どのような回路で選択手段を構成してもよいし、マイクロコンピュータを用いてもよい。
【００１３】
エンジン正転時、回転方向前方に位置する突起１２が１回転するために要する時間から図示しない制御手段としてのマイコン等でエンジン回転数を算出する。そして、突起１２の回転方向後方端１２ａを検出してから突起１３の回転方向前方端１３ａを検出するまでに要する時間から、エンジンの回転変動を検出し、算出したエンジン回転数を補正する。
【００１４】
エンジン始動時のように回転数が低い場合、突起１３の回転方向後方端１３ｂを検出したタイミングで固定点火をする。突起１３の回転方向前方端１３ａを検出し、回転変動を含んで算出したエンジン回転数が所定値以上である場合、エンジン回転数に応じて演算点火用のカウンタ値をセットし、カウンタ値が０になるタイミングでエンジンに点火する。突起１３の回転方向の長さが長いので、回転方向前方端１３ａを検出してから回転方向後方端１３ｂを検出する前に、回転変動を含んで算出したエンジン回転数により固定点火か演算点火かを判定できる。したがって、演算点火の場合、回転方向後方端１３ｂを検出する前に固定点火を禁止することができる。
【００１５】
突起１２、１３の回転方向位置と発電コイル１４の出力電圧の極性との関係は、図２に示すように、回転子１１が正転しているとき、発電コイル１４の出力電圧が正電圧の範囲内で回転センサ２０の突起検出信号が出力されるように設定されている。回転子１１が正転しているとき、発電コイル１４の出力電圧が正電圧であり、かつ回転センサ２０の突起検出信号が正電圧のときに、点火プラグに高電圧が加わりエンジンが点火する。
【００１６】
エンジンの逆転により回転子１１の回転が逆転すると、発電コイル１４の出力電圧の正負の極性が反転する。したがって、回転センサ２０は発電コイル１４の出力電圧が負電圧のときに突起１２、１３を検出する。このとき、回転センサ２０の検出信号は無効になり、点火プラグに高電圧は加わらずエンジンは点火しない。
【００１７】
本発明の上記実施例では、回転子１１が正転するとき、発電コイル１４が出力する交流電圧の正電圧の範囲内で突起１２、１３を検出し、回転子１１が逆転するとき、発電コイル１４が出力する交流電圧の負電圧の範囲内で突起１２、１３を検出するように、突起１２、１３の位置および回転方向長さを決定している。回転子１１の回転がどのような回転位置で逆転しても、回転子１１が逆転するときの突起１２、１３の検出信号を無効にし、エンジンの点火を防止できる。
また、回転子１１が正転するとき、発電コイル１４が出力する交流電圧の正電圧の範囲内で突起１２、１３を検出し、回転子１１が逆転するとき、発電コイル１４が出力する交流電圧の負電圧の範囲内で突起１２、１３を検出するように、突起１２、１３の回転方向位置および回転方向長さを決定することは容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による磁石発電機式点火装置を示す模式的構成図である。
【図２】本実施例による正転時および逆転時におけるセンサ出力および発電機出力を示すタイムチャートである。
【図３】従来例による磁石発電機式点火装置を示す模式的構成図である。
【図４】従来例による正転時および逆転時におけるマイコン入力信号を示すタイムチャートである。
【図５】突起上でエンジンが逆転したときの従来例のマイコン入力信号を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１ 磁石発電機式点火装置
１０ 磁石発電機
１１ 回転子
１２、１３ 突起
１４ 発電コイル
２０ 回転センサ
３０ ＡＮＤ回路（選択手段）
Claims (2)
- 内燃機関と同期して回転子が回転することにより発電コイルから交流電圧を発生する磁石発電機を電源として前記内燃機関に点火する点火装置において、
前記回転子は回転方向に離れて設置されている２個の突起(１２、１３)を外周に有し、
前記回転子の外周に前記回転子から離れて設置され、前記回転子の回転により前記突起(１２、１３)が通過するとき、前記突起(１２、１３)の各回転方向前方端および各回転方向後方端を検出し、正転、逆転いずれの回転方向においても、前記各回転方向前方端を検出した場合には一方の極性の検出信号を出力し、前記各回転方向後方端を検出した場合には他方の極性の検出信号を出力する回転センサを備える磁石発電機式点火装置において、
前記回転子が正転し、前記発電コイルが発生する前記交流電圧が一方の極性の範囲内であって、且つ前記検出信号が出力される場合には前記検出信号を有効にして点火を行ない、
前記回転子が逆転し、前記交流電圧が他方の極性の範囲内に前記検出信号が出力される場合には、前記検出信号を無効にして点火を行なわないことを特徴とする磁石発電機式点火装置。 - 前記２個の突起(１２、１３)のうち、正転時に回転方向後方に位置している突起（１３）は、正転時に回転方向前方に位置している突起（１２）よりも回転方向の長さが長いことを特徴とする請求項１記載の磁石発電機式点火装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001223021A JP4731752B2 (ja) | 2001-07-24 | 2001-07-24 | 磁石発電機式点火装置 |
| DE2002133416 DE10233416B4 (de) | 2001-07-24 | 2002-07-23 | Zündsystem mit einem Permanentmagnet-Generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001223021A JP4731752B2 (ja) | 2001-07-24 | 2001-07-24 | 磁石発電機式点火装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003035244A JP2003035244A (ja) | 2003-02-07 |
| JP4731752B2 true JP4731752B2 (ja) | 2011-07-27 |
Family
ID=19056419
Family Applications (1)
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