JPH0514566U - 過回転防止機能付き内燃機関点火装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】過回転防止動作が行われる際の運転感覚を改善
する。 【構成】機関の点火位置を定める点火信号を１次電流制
御回路５から側路する信号側路用スイッチ６を設ける。
一定の時定数で充電され、機関の点火位置よりも位相が
遅れた位置で放電させられる積分コンデンサＣ4 を設
け、積分コンデンサＣ4 の両端に得られる積分電圧Ｖi
を参照電圧Ｖr と比較して、積分電圧が参照電圧以下に
なっている期間信号側路用スイッチ６を導通させる。機
関の回転数が設定値に達したときに積分電圧がほぼ点火
位置で参照電圧に達し、設定回転数よりも高い制限回転
数で積分電圧の最大値が参照電圧以下になるように積分
コンデンサの充電時定数を設定しておく。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、内燃機関の過回転を防止する機能を備えた内燃機関点火装置を提供 することにある。

【０００２】

【従来の技術】

内燃機関用の点火装置として、機関の回転数（ｒｐｍ）が設定値を超えたとき に点火動作を停止させて機関を失火させることにより機関の回転数を設定値以下 に制限する機能を備えたものがある。この種の点火装置は、点火コイル及び該点 火コイルの１次電流を制御する１次電流制御回路からなる点火回路と、導通した 際に点火回路の一部または点火電源を短絡するように設けられた失火制御用スイ ッチと、内燃機関の回転数を検出して、回転数が設定値を超えたときに過回転検 出信号を発生する回転数検出回路と、過回転検出信号が発生したときに失火制御 用スイッチをトリガして導通させるトリガ回路とにより構成されている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

内燃機関の過回転を防止する機能を備えた従来の内燃機関点火装置では、機関 の回転数が設定値を超えたときにいきなり点火動作を停止させるようにしていた ため、過回転防止動作時に機関が急減速し、運転の感覚が悪くなるという問題が あった。

【０００４】 本考案の目的は、機関の回転数が設定値を超えたときに点火位置を徐々に遅角 させて最終的に失火させることにより過回転防止動作時の運転感覚を改善した過 回転防止機能付き内燃機関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】

本考案の点火装置は、内燃機関の点火位置で点火信号を発生する点火信号発生 回路と、点火信号が与えられた際に点火コイルの１次電流を変化させるように制 御する１次電流制御回路と、導通した際に１次電流制御回路に与えられる点火信 号を側路するように設けられた信号側路用スイッチと、積分コンデンサを一定の 時定数で充電する積分回路と、内燃機関の設定回転数における点火位置よりも位 相が遅れた位置で積分コンデンサを放電させるリセット回路と、積分コンデンサ の両端に得られる積分電圧が参照電圧以下になっているときに信号側路用スイッ チを導通させ、積分コンデンサの両端の電圧が参照電圧を越えているときに信号 側路用スイッチを遮断状態にする信号側路用スイッチ制御回路とにより構成され る。また機関の回転数が設定回転数に達したときに積分電圧がほぼ点火位置で参 照電圧に達し、設定回転数よりも高い制限回転数で積分電圧の最大値が参照電圧 以下になるように積分コンデンサの充電時定数が設定されている。

【０００６】 上記リセット回路は、内燃機関の設定回転数における点火位置よりも進んだ位 置で発生し該点火位置よりも遅れた位置で消滅する制御信号を発生する制御信号 発生手段と、制御信号が発生している間一定の時定数で充電されるリセット位置 制御用コンデンサと、制御信号が消滅したときにリセット位置制御用コンデンサ の放電を開始させ次の制御信号が発生するまでの間に該リセット位置制御用コン デンサの放電を完了させる放電回路と、リセット位置制御用コンデンサの端子電 圧が所定値に達したときに導通して積分コンデンサを放電させるリセット用スイ ッチとにより構成できる。

【０００７】

【作用】

上記のように構成すると、機関の回転数が設定回転数以下の場合には、点火信 号が発生する位置よりも前の位置で積分電圧が参照電圧を超えるため、点火信号 が発生する位置よりも前の位置で信号側路用スイッチが遮断状態になる。そのた め信号側路用スイッチは点火信号を側路することがなく、点火動作には何の影響 も与えない。従って設定回転数以下の領域では点火信号が発生したときに点火動 作が行われる。

【０００８】 機関の回転数が設定回転数を超えると、点火信号の発生位置よりも遅れた位置 で積分電圧が参照電圧を超えるようになるため、点火信号が発生したときには、 未だ信号側路用スイッチが導通状態にある。この状態では点火信号が信号側路用 スイッチにより１次電流制御回路から側路されるため、点火信号の発生位置では 点火動作が行われない。信号側路用スイッチが遮断状態になると点火信号が１次 電流制御回路に与えられるため、点火動作が行われる。このように、機関の回転 数が設定回転数を超えると点火位置が正規の点火位置よりも遅れるため、機関の 回転数が低下させられる。機関の回転数が制限回転数に達すると、積分電圧が参 照電圧を超えることができなくなるため、点火信号が全て側路され、点火動作が 行われなくなる。従って機関が失火し、回転数が更に低下させられる。これらの 動作により、機関の高速時に過回転状態になるのが防止される。

【０００９】

【実施例】

図１は本考案の実施例を示した回路図で、同図において１は１次コイル１ａ及 び２次コイル１ｂを有する点火コイルである。点火コイル１は機関に取付けられ た磁石発電機内に設けられていて、１次コイル１ａが点火電源コイルを兼ねるよ うになっており、機関の回転に同期して１次コイル１ａに交流電圧が誘起するよ うになっている。１次コイル１ａ及び２次コイル１ｂの一端は接地され、２次コ イル１ｂの非接地側の端子が機関の気筒に取付けられた点火プラグ２の非接地側 端子に接続されている。

【００１０】 ３は電源回路で、この電源回路は、１次コイル１ａの正の半サイクルの誘起電 圧（１次コイルの非接地側端子が接地に対して正電位になる半サイクル）でダイ オードＤ1 を通して充電されるコンデンサＣ1 と、１次コイル１ａに負の半サイ クルの誘起電圧が発生したときに１次コイル１ａの誘起電圧とコンデンサＣ1 の 電荷とによりダイオードＤ2 を通して充電されるコンデンサＣ2 とにより構成さ れている。

【００１１】 ４は内燃機関の点火位置で点火信号を発生する点火信号発生回路、５は点火信 号が与えられた際に点火コイルの１次電流を変化させるように制御して点火コイ ルの２次コイルに点火用の高電圧を誘起させる１次電流制御回路で、１次電流制 御回路５は、コレクタエミッタ間回路が１次コイル１ａに並列に接続されたＮＰ ＮトランジスタＴr1と、コレクタエミッタ間回路がトランジスタＴr1のベースエ ミッタ間に接続されたＮＰＮトランジスタＴr2と、トランジスタＴr1のコレクタ ベース間に接続された抵抗Ｒ1 とからなっている。点火信号発生回路４は、トラ ンジスタＴr1のコレクタエミッタ間の電圧を分圧する分圧回路を構成する抵抗Ｒ 2 及びＲ3 と、抵抗Ｒ3 の両端にダイオードＤ3 を介して接続されたコンデンサ Ｃ3 と、コンデンサＣ3 とダイオードＤ3 との接続点とトランジスタＴr2のベー スとの間に接続された抵抗Ｒ4 とからなっている。

【００１２】 上記点火信号発生回路４と１次電流制御回路５とにより、電流遮断形の点火回 路が構成されている。この点火回路の動作は次の通りである。

【００１３】 図４（Ａ）に示したように、１次コイル１ａに負の半サイクルの電圧Ｖ1 が発 生すると、抵抗Ｒ1 を通してトランジスタＴr1にベース電流が流れるため、該ト ランジスタＴr1が導通する。これにより図４（Ｂ）に示すように点火コイルの１ 次コイル１ａに電流Ｉ1 が流れる。トランジスタＴr1のコレクタエミッタ間の電 圧は点火コイルの１次電流にほぼ比例して上昇していく。この電圧は抵抗Ｒ2 及 びＲ3 により分圧され、分圧された電圧がダイオードＤ3 を介してコンデンサＣ 3 に印加される。コンデンサＣ3 の両端の電圧は、トランジスタＴr1のコレクタ エミッタ間電圧にほぼ比例して変化する。コンデンサＣ3 の両端の電圧が所定値 に達するとトランジスタＴr2に所定のベース電流（点火信号）が与えられるため 、トランジスタＴr2が導通する。トランジスタＴr2が導通すると、トランジスタ Ｔr1のベースエミッタ間が短絡されるため、トランジスタＴr1が遮断状態になり 、１次コイル１ａを流れていた電流が遮断される。このとき１次コイル１ａには 、それまで流れていた電流を流し続けようとする向きの電圧が誘起し、この電圧 が昇圧されて２次コイル１ｂに点火用の高電圧が誘起する。この高電圧は点火プ ラグ２に印加されるため、点火プラグ２に火花が生じ、機関が点火される。

【００１４】 上記トランジスタＴr2のベースエミッタ間には、信号側路用スイッチ６を構成 するＰＮＰトランジスタＴr3のエミッタコレクタ間回路が並列に接続され、トラ ンジスタＴr3が導通している間トランジスタＴr2のベースに与えられる点火信号 が該トランジスタＴr2から側路されるようになっている。

【００１５】 電源回路３のコンデンサＣ2 の両端に得られる直流電圧は、積分回路７と、リ セット回路８と、信号側路用スイッチ制御回路９とに印加されている。

【００１６】 積分回路７は、ＦＥＴＦ1 と可変抵抗器ＶＲ1 とからなる定電流回路と、ダイ オードＤ4 と、積分コンデンサＣ4 とから成り、コンデンサＣ2 の両端に得られ る直流電圧で積分コンデンサＣ4 が一定の時定数で定電流充電されるようになっ ている。

【００１７】 リセット回路８は、機関の回転に同期して制御信号を発生するホール素子Ｈと 、抵抗Ｒ5 ないしＲ8 と、トランジスタＴr4と、リセット位置制御用コンデンサ Ｃ5 と、サイリスタＴh1とにより構成され、サイリスタＴh1が積分コンデンサＣ 4 の両端に並列に接続されている。ホール素子Ｈは磁石発電機の固定子に取り付 けられていて、該磁石発電機の回転子の回転に伴って発生する磁束の変化を検出 することにより、機関の設定回転数における点火位置または該点火位置よりも位 相が進んだ位置で発生し、点火位置よりも遅れた位置で消滅する制御信号Ｖh を 発生する。本実施例では、図４（Ｃ）に示すように、設定回転数における点火位 置θ1 から、該点火位置θ1 よりも遅れた位置θ2 までの間零レベルの制御信号 Ｖh を発生するようにホール素子Ｈの取付け位置が設定されている。

【００１８】 零レベルの制御信号Ｖh が発生している間トランジスタＴr4が遮断状態になる ため、該トランジスタＴr4のコレクタエミッタ間に図４（Ｄ）に示すような矩形 波状の信号Ｖg が得られ、この信号Ｖg が発生している期間抵抗Ｒ7 を通してコ ンデンサＣ5 が充電される。コンデンサＣ5 の両端の電圧Ｖc の波形は図４（Ｅ ）に示す通りである。この電圧Ｖc が所定のレベルＶt に達するとサイリスタＴ h1が導通し、コンデンサＣ4 の電荷がサイリスタＴh1を通してほぼ瞬時に放電す る。従って、積分コンデンサＣ4 の両端に得られる積分電圧Ｖi の波形は、図４ （Ｆ）に示すように、一定の傾きで上昇して点火位置θ1 よりも遅れた位置で零 に戻る波形になる。機関の回転数の上昇に伴って積分コンデンサＣ4 を充電する 時間が短くなっていくため、積分電圧Ｖi の波高値は回転数の上昇に伴って低く なっていく。

【００１９】 信号側路用スイッチ制御回路９は、抵抗Ｒ9 及びツェナーダイオードＺＤの直 列回路と、比較器ＣＰとから成り、抵抗Ｒ9 とツェナーダイオードＺＤとの直列 回路の両端に電源回路のコンデンサＣ2 の両端の電圧が印加されている。抵抗Ｒ 9 及びツェナーダイオードＺＤは参照電圧発生回路９Ａを構成するもので、ツェ ナーダイオードＺＤの両端に得られる参照電圧が比較器ＣＰの反転入力端子に印 加されている。比較器ＣＰの非反転入力端子には積分コンデンサＣ4 の両端に得 られる積分電圧Ｖi が入力され、比較器の出力端子はトランジスタＴr3のベース に接続されている。図４（Ｇ）に示したように、参照電圧Ｖr が積分電圧Ｖi を 超えている期間比較器ＣＰの出力Ｖp が零（接地電位）になってトランジスタＴ r3を導通させ、積分電圧Ｖi が参照電圧Ｖr を超えている期間比較器ＣＰの出力 Ｖp が高レベルになってトランジスタＴr3を遮断状態に保持する。

【００２０】 本実施例では、機関の回転数が設定回転数に達したときに積分電圧Ｖi がほぼ 点火位置で参照電圧に達し、設定回転数よりも高い制限回転数で積分電圧Ｖi が 参照電圧Ｖr 以下になるように積分コンデンサＣ4 の充電時定数が設定されてい る。

【００２１】 図２及び図３は点火コイル１が設けられた磁石発電機を示したもので、この磁 石発電機は、アルミニウム等の非磁性材料からなるフライホイール１０の外周部 に永久磁石１１と磁極片１２及び１３とを埋設した回転子１４と、３つの脚部１ ５ａないし１５ｃを有するＥ字形鉄心１５の中央脚部に点火コイル１を巻いた固 定子１６とにより構成されている。回転子１４は機関の出力軸に取付けられ、固 定子１６は機関のケース等に設けられた取付け部にボルト止めされている。また 回転子の回転方向の前方側に位置するＥ字形鉄心の脚部１５ｃの先端にホール素 子Ｈが取付けられている。

【００２２】 図２及び図３に示した発電機において回転子１４が図示の矢印方向に回転する と、磁極片１２及び１３が鉄心１５の脚部１５ａ〜１５ｃの先端の磁極部の位置 を通過する際に脚部１５ｂを流れる磁束が交番し、この磁束変化により１次コイ ルに電圧が誘起する。本実施例で用いているホール素子Ｈは、ホール効果を有す る素子と増幅器と波形整形回路とを集積回路化したいわゆるホールＩＣで、図５ に示したように回転子１４の回転により生じる磁束φの変化を検知して、一方の 極性の磁束が一定レベルトφ1 を超える位置から他方の極性の磁束が一定のレベ ルφ2 を超える位置までの間零レベルになる制御信号Ｖh を発生する。

【００２３】 上記の実施例において、機関の回転数が設定回転数以下の場合には、図４（Ｆ ）に実線で示したように、点火信号が発生する位置よりも前の位置で積分電圧Ｖ i が参照電圧Ｖr を超えるため、点火信号が発生する位置よりも前の位置で信号 側路用スイッチ６が遮断状態になる。そのため信号側路用スイッチは点火信号を 側路することがなく、点火動作には何の影響も与えない。従って設定回転数以下 の領域では点火信号発生回路４が点火信号を発生したときに点火動作が行われる 。

【００２４】 機関の回転数が設定回転数を超えると、図４（Ｆ）に破線で示したように点火 信号の発生位置θ1 よりも遅れた位置で積分電圧Ｖi が参照電圧Ｖr を超えるよ うになるため、点火信号が発生したときには、未だ信号側路用スイッチ６が導通 状態にある。この状態では点火信号が信号側路用スイッチ６により１次電流制御 回路５から側路される（トランジスタＴr2にベース電流が与えられない）ため、 点火信号の発生位置では点火動作が行われない。信号側路用スイッチ６が遮断状 態になると点火信号が１次電流制御回路に与えられるため、点火動作が行われる 。従って機関の回転数が設定回転数を超えると、点火位置が正規の点火位置より も遅れていき、機関の回転数が低下させられる。機関の回転数が制限回転数に達 すると、積分電圧Ｖi が参照電圧Ｖr を超えることができなくなるため、点火信 号が全て側路され、点火動作が行われなくなる。従って機関が失火し、回転数が 更に低下させられる。これらの動作により機関の回転数が課題になるのが防止さ れる。

【００２５】 上記の実施例のように、制御信号により一定の時定数で充電されるリセット位 置制御用コンデンサＣ5 を設けて、このコンデンサの端子電圧が所定のレベルに 達したときリセット用のスイッチ（上記の例ではサイリスタＴh1）をトリガする ようにすると、コンデンサＣ5 の充電時定数を調整することにより積分コンデン サＣ4 を放電させる位置（積分回路のリセット位置）を微調整することができる ため、制限回転数の調整を容易にすることができる。しかしながら、本考案は、 このようにリセット位置制御用コンデンサＣ5 を設ける場合に限定されるもので はなく、機関の設定回転数における点火位置よりも遅れた定位置、例えば上記実 施例において制御信号Ｖh が消滅する位置θ2 で、サイリスタＴh1をトリガして 積分コンデンサＣ4 を放電させるようにしても良い。

【００２６】 尚上記実施例では制御信号Ｖh を零レベルの信号としたが、制御信号を高レベ ルの信号として、該信号を反転させてトランジスタＴr4のベースエミッタ間に印 加するようにしても良い。

【００２７】 上記実施例では、設定回転速度における点火位置（上記の点火回路では機関の 回転数の如何にかかわらず点火位置はほぼ一定である）θ1 で制御信号Ｖh が発 生するようにしたが、点火位置よりも位相が進んだ位置で制御信号Ｖh を発生さ せるようにしても良い。

【００２８】 上記の実施例では、電流遮断形の１次電流制御回路を用いたが、周知のコンデ ンサ放電式の１次電流制御回路が用いられる場合にも本考案を適用できる。

【００２９】

【考案の効果】

以上のように、本考案によれば、機関の回転数が設定値に達したときにいきな り点火位置を遅らせるのではなく、最初点火位置を遅角させてから最終的に失火 させるようにしたため、過回転防止動作が行われる際のショックを和らげること ができ、運転感覚を改善することができる。

【００３０】 特に請求項２に記載した考案によれば、制御信号により充電されるリセット位 置制御用コンデンサを設けて、該コンデンサの端子電圧が所定の値に達したとき にリセット用スイッチを導通させるようにしたため、積分コンデンサを放電させ る位置を容易に微調整することができ、制限回転数の調整を容易にすることがで きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す回路図である。

【図２】本考案の実施例で用いる磁石発電機の要部を示
した正面図である。

【図３】同磁石発電機の要部の側面図である。

【図４】（Ａ）ないし（Ｇ）は図１の実施例の各部の電
圧または電流の波形を機関の回転角に対して示した波形
図である。

【図５】（Ａ）及び（Ｂ）はホール素子が検出する磁束
の波形及びホール素子の出力電圧波形を機関の回転角に
対して示した線図である。

【符号の説明】

１…点火コイル、２…点火プラグ、３…電源回路、４…
点火信号発生回路、５…１次電流制御回路、６…信号側
路用スイッチ、７…積分回路、８…リセット回路、９…
信号側路用スイッチ制御回路、Ｈ…ホール素子、Ｃ4 …
積分コンデンサ、Ｃ5 …リセット位置制御用コンデン
サ、Ｔh1…リセット用スイッチを構成するサイリスタ、
ＣＰ…比較器。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の点火位置で点火信号を発生する
   点火信号発生回路と、 前記点火信号が与えられた際に点火コイルの１次電流を
   変化させるように制御する１次電流制御回路と、 導通した際に前記１次電流制御回路に与えられる点火信
   号を側路するように設けられた信号側路用スイッチと、 積分コンデンサを一定の時定数で充電する積分回路と、 内燃機関の設定回転数における点火位置よりも遅れた位
   置で前記積分コンデンサの電荷を放電させるリセット回
   路と、 前記積分コンデンサの両端に得られる積分電圧が参照電
   圧以下になっているときに前記信号側路用スイッチを導
   通させ、前記積分コンデンサの両端の電圧が参照電圧を
   越えているときに前記信号側路用スイッチを遮断状態に
   する信号側路用スイッチ制御回路とを具備し、 機関の回転数が設定回転数に達したときに前記積分電圧
   がほぼ点火位置で参照電圧に達し、前記設定回転数より
   も高い制限回転数で前記積分電圧の最大値が参照電圧以
   下になるように前記積分コンデンサの充電時定数が設定
   されていることを特徴とする過回転防止機能付き内燃機
   関点火装置。
2. 【請求項２】前記リセット回路は、内燃機関の設定回転
   数における点火位置よりも進んだ位置で発生し該点火位
   置よりも遅れた位置で消滅する制御信号を発生する制御
   信号発生手段と、前記制御信号が発生している間一定の
   時定数で充電されるリセット位置制御用コンデンサと、
   前記制御信号が消滅したときに前記リセット位置制御用
   コンデンサの放電を開始させ次の制御信号が発生するま
   での間に該リセット位置制御用コンデンサの放電を完了
   させる放電回路と、前記リセット位置制御用コンデンサ
   の端子電圧が所定値に達したときに導通して前記積分コ
   ンデンサを放電させるリセット用スイッチとを備えてい
   ることを特徴とする過回転防止機能付き内燃機関点火装
   置。