JPH0550076U - 内燃機関用点火装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】磁石発電機内に点火電源コイルとともに配置さ
れた磁気感応素子の出力を利用して機関の点火時期を定
めるための信号を得る。 【構成】点火電源コイル１０２の一方の半サイクルの出
力で点火回路１に点火エネルギーを与える。磁気感応素
子２により磁石発電機の回転子から生じる磁束の極性の
反転を検出して、反転した磁束が所定の大きさに達する
毎にレベルが変化する矩形波信号を発生させ、この矩形
波信号をパルス発生回路３に入力する。このパルス発生
回路により、点火電源コイル１０２が一方の半サイクル
の出力を発生した直後に磁気感応素子２が出力する矩形
波信号よりも位相が遅れ、かつ磁気感応素子が発生する
矩形波信号よりもパルス幅が狭いパルス信号を点火信号
として発生させる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、点火コイルの１次電流を半導体スイッチにより制御することにより 点火用の高電圧を得る内燃機関用点火装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

内燃機関用の点火装置は、点火コイルの１次側に、点火信号が与えられたとき に動作する１次電流制御用スイッチを備えていて、該スイッチの動作によって点 火コイルの１次電流に急激な変化を生じさせることにより点火用の高電圧を発生 させている。

【０００３】 例えばコンデンサ放電式の点火装置においては、点火コイルの１次側に点火電 源コイルにより充電される点火エネルギー蓄積用のコンデンサと、該コンデンサ の電荷を点火コイルの１次コイルに放電させる１次電流制御用スイッチとを備え ていて、点火時期に該スイッチを導通させることによりコンデンサの電荷を点火 コイルの１次コイルに放電させる。このコンデンサの放電により点火コイルの１ 次コイルに大きな電流変化が生じるため、該点火コイルの２次コイルに点火用の 高電圧が誘起する。この高電圧は機関の気筒に取付けられた点火プラグに印加さ れるため、該点火プラグに火花が生じ、機関が点火される。

【０００４】 この種の点火装置を動作させるためには、内燃機関の点火時期に１次電流制御 用のスイッチに点火信号を与える信号発生装置を設ける必要がある。従来はこの 信号発生装置の信号源として、内燃機関に取付けた信号発電機が多く用いられて いた。信号発電機としては、フライホイール磁石回転子のフライホイールの外周 やフライホイールのボス部の外周に設けたリラクタに信号発電子を対向させる構 造のものが多く用いられていたが、このような構造の信号発電機を設けた場合に は、フライホイールにリラクタを設けるための加工を施す必要があるため、発電 機のコストが高くなるのを避けられなかった。

【０００５】 そこで近年、磁石発電機内にホールＩＣ等の磁束交番形の磁気感応素子を配置 して、該磁気感応素子から得られる矩形波信号を点火信号として用いることが検 討されるようになった。磁束交番形の磁気感応素子は、磁石回転子から生じる磁 束の極性の反転を検出して、反転した磁束が所定の大きさに達する毎にレベルが 変化する矩形波信号を出力する。このような磁気感応素子を点火信号を得るため の信号源として用いれば、磁石回転子にリラクタを設ける加工を施す必要がない ため、発電機のコストが高くなるのを防ぐことができる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

一般に磁石発電機内に設けられた点火電源コイルを電源として点火装置を動作 させる場合、該点火電源コイルの一方の半サイクルの出力により点火エネルギー を供給するようにしている。コンデンサ放電式の点火装置では、点火電源コイル の一方の半サイクルの電圧によりコンデンサを充電して点火エネルギーを蓄積し 、該コンデンサの充電が完了した後にスイッチを導通させて該コンデンサの電荷 を点火コイルの１次コイルに放電させることにより点火動作を行わせる。また電 流遮断式の点火装置の場合には、点火電源コイルが一方の半サイクルの電圧を誘 起したときに該点火電源コイルをスイッチにより短絡して短絡電流を流し、該短 絡電流が十分に大きくなったところでスイッチを遮断状態にして点火電源コイル に高い電圧を誘起させる。この電圧を更に点火コイルにより昇圧して点火用の高 電圧を発生させる。従って所定の点火性能を得るためには、点火電源コイルの一 方の半サイクルの出力電圧の立上りに近い位置で点火動作を行わせるのは適当で はなく、コンデンサ放電式の点火装置では、点火電源コイルの一方の半サイクル の電圧による点火エネルギー蓄積用コンデンサの充電が完了した後（電流遮断形 の点火装置の場合には点火電源コイルの短絡電流が十分に大きくなった後）に点 火動作を行わせるのが好ましい。

【０００７】 磁束交番形の磁気感応素子により得た矩形波信号を点火信号として用いる場合 、該矩形波信号の立上りまたは立ち下がりで点火動作を行わせることが考えられ る。しかし磁気感応素子により磁石回転子の磁束を検出して矩形波信号を得るよ うにした場合、該矩形波信号は点火電源コイルの一方の半サイクルの出力電圧が 発生した直後に発生するため、該矩形波信号を直接点火信号として用いるように したのでは十分な点火性能を得ることができなかった。

【０００８】 本考案の目的は、磁石回転子の磁束変化を検出する磁束交番形の磁気感応素子 を点火信号を得るための信号源として用いて、十分な点火性能を得ることができ るようにした内燃機関用点火装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案は、点火信号が与えられたときに動作する１次電流制御用スイッチを点 火コイルの１次側に備えて、該スイッチの動作により点火コイルの１次コイルを 制御して点火用の高電圧を得る点火回路と、内燃機関により駆動される磁石式交 流発電機内に設けられて一方の半サイクルの出力で上記点火回路に点火エネルギ ーを供給する点火電源コイルと、内燃機関の点火時期に上記点火信号を発生する 信号発生装置とを備えて、１次電流制御用スイッチの動作により点火コイルの１ 次電流を制御して点火用の高電圧を発生させる内燃機関用点火装置に係わるもの である。

【００１０】 本考案においては、上記信号発生装置が、磁石発電機の回転子から生じる磁束 の極性の反転を検出して、反転した磁束が所定の大きさに達する毎にレベルが変 化する矩形波信号を出力する磁気感応素子と、該磁気感応素子の出力を入力とし て、点火電源コイルが一方の半サイクルの出力を発生した直後に磁気感応素子が 発生する矩形波信号よりも位相が遅れ、かつ磁気感応素子が発生する矩形波信号 よりもパルス幅が狭いパルス信号を点火信号として発生するパルス発生回路とを 設けた。

【００１１】

【作用】

上記のように構成すると、点火電源コイルが一方の半サイクルの出力を発生し てから実際に点火動作が行われるまでの間に十分な時間を確保することができる ため、コンデンサ放電式の点火回路が用いられる場合には、コンデンサの充電を 十分に行ってから点火動作を行わせることができ、十分な点火性能を得ることが できる。また電流遮断式の点火回路が用いられる場合にも、点火電源コイルの短 絡電流が十分大きくなってから電流を遮断できるため、十分な点火性能を得るこ とができる。

【００１２】

【実施例】

図１は本考案の実施例を示したもので、同図において１は点火回路、２は磁束 交番形の磁気感応素子、３はパルス発生回路、４はパルス発生回路３と点火回路 １との間に設けられた反転増幅器であり、磁気感応素子２と、パルス発生回路３ と、反転増幅器４とにより、信号発生装置５が構成されている。

【００１３】 図示の点火回路１はコンデンサ放電式の回路で、点火コイル１０１と、内燃機 関により駆動される磁石発電機内に設けられた点火電源コイル１０２と、点火コ イルの１次側に設けられて点火電源コイル１０２の一方の半サイクルの出力でダ イオード１０３を通して一方の極性に充電される点火エネルギー蓄積用コンデン サ１０４と、コンデンサ１０３の電荷を点火コイルの１次コイルに放電させるサ イリスタ１０５と、点火電源コイル１０２の他方の半サイクルの出力を短絡する ダイオード１０６と、サイリスタ１０３のゲートカソード間に接続された抵抗１ ０７と、機関の気筒に取り付けられて点火コイルの２次コイルに接続された点火 プラグ１０８とからなっている。

【００１４】 磁気感応素子２は上記磁石発電機内に点火電源コイルとともに設けられていて 、磁石発電機の回転子から生じる磁束の極性の反転を検出して、反転した磁束が 所定の大きさに達する毎にレベルが変化する矩形波信号を出力する。

【００１５】 図３及び図４は本実施例で用いる磁石発電機６を示したもので、この発電機は 、カップ状に形成された鉄製のフライホイール６０１の周壁部の内周に４個の円 弧状の永久磁石６０２ａ〜６０２ｄを等角度間隔で配置した公知の４極の磁石回 転子６０３と、図示しない固定子台板に固定された電機子６０４及び６０５とか らなっており、磁気感応素子２は、アルミニウム等の非磁性材料からなるホルダ ６０６を介して図示しない固定子台板に固定されている。

【００１６】 電機子６０４及び６０６はそれぞれＩ字形の鉄心６０４Ａ及び６０５Ａに点火 電源コイル１０２及び発電コイル１０２´を巻回したもので、両電機子が互いに １８０度の角度間隔を有するように配置されて、それぞれの鉄心の両端が固定子 台板にネジ止めされている。

【００１７】 磁気感応素子２はホールＩＣからなっていて、電機子６０４よりも位相が遅れ た位置で磁石回転子６０３の磁極に所定のギャップを介して対向するように配置 されている。

【００１８】 図３の磁石発電機において、磁石回転子６０３が図示の矢印方向に回転すると 、図５（Ａ）に示すように磁束φが交番する。点火電源コイル１０２はこの磁束 の交番により図５（Ｂ）に示すように正負の半サイクルの電圧Ｖe1及びＶe2を出 力する。この例では正の半サイクルの電圧Ｖe1が点火回路に点火エネルギーを供 給するために用いられる。

【００１９】 また磁気感応素子２は、磁束φの極性の反転を検出して、極性が反転した磁束 が所定の大きさφt に達する毎に図５（Ｃ）に示すようにレベルが反転する矩形 波状の信号Ｖq を出力する。この矩形波信号Ｖq は、点火電源コイル１０２が正 の半サイクルの電圧を発生した直後に高レベルから低レベルに立ち下がり、点火 電源コイル１０２が負の半サイクルの電圧を発生した直後に低レベルから高レベ ルに立上る波形の信号となる。

【００２０】 パルス発生回路３は、図２に示したように、コンデンサＣ1 及びＣ2 と、抵抗 Ｒ1 ないしＲ3 と、ナンド回路ＮＡＮＤ1 及びＮＡＮＤ2 とからなる単安定マル チバイブレータからなり、矩形波信号Ｖq が低レベルから高レベルに立ち上がる と、この単安定マルチバイブレータの出力端子の電位が、矩形波信号Ｖq のパル ス幅よりも短い時間の間低レベルになる。即ち、パルス発生回路３を構成する単 安定マルチバイブレータは、矩形波信号Ｖq が低レベルから高レベルに立上る際 にトリガされて、矩形波信号Ｖq のパルス幅よりも幅が狭い負極性の（高レベル から低レベルに立ち下がる）パルス信号を出力する。

【００２１】 反転増幅回路４は、トランジスタＴＲ1 と抵抗Ｒ4 及びＲ5 とからなっていて 、パルス発生回路３が出力するパルスの極性を反転させて図５（Ｄ）に示すよう な正極性のパルスを点火信号Ｖi として出力する。この点火信号は点火回路１の サイリスタ１０５のゲートに供給される。

【００２２】 上記の実施例において、点火エネルギー蓄積用コンデンサ１０４は、点火電源 コイル１０２が図示の矢印方向の正の半サイクル（一方の半サイクル）の出力を 発生したときにダイオード１０３を通して図示の極性に充電される。内燃機関の 点火時期にサイリスタ１０５のゲートに点火信号Ｖi が与えられると、該サイリ スタ１０５が導通し、コンデンサ１０４の電荷がサイリスタ１０５を通して点火 コイル１０１の１次コイルに放電する。これにより点火コイルの鉄心中で大きな 磁束変化が生じ、該点火コイルの２次コイルに点火用の高電圧が誘起する。この 高電圧は点火プラグ１０８に印加されるため、該点火プラグに火花が生じ、機関 が点火される。

【００２３】 上記の実施例において、パルス発生回路３を省略して磁気感応素子２が発生す る矩形波信号Ｖq をそのまま点火信号として用いることも考えられるが、この場 合には次のような不具合がある。

【００２４】 先ず図５において角度θ1 ，θ2 の位置でそれぞれ発生する高レベルの矩形波 信号Ｖq をそのまま点火信号として用いることが考えられるが、この矩形波信号 は点火電源コイル１０２が正の半サイクルの電圧を発生するまで継続するため、 点火電源コイル１０２が正の半サイクルの出力を発生すると同時にサイリスタ１ ０５が導通してしまい、コンデンサ１０４の充電を行うことができなくなる。

【００２５】 また磁気感応素子２が角度θ3 の位置及びθ4 の位置でそれぞれ発生する低レ ベルの矩形波信号を点火信号として用いることも考えられるが、この場合には、 点火電源コイル１０２が正の半サイクルの出力を発生した直後に点火動作が行わ れることになるため、コンデンサの充電電圧Ｖc の波形のフラットな部分が少な くなる。そのため図６の曲線ａのように機関の回転数Ｎの上昇に伴ってコンデン サ１０４の充電電圧Ｖc が大幅に低下し、機関の高速時の点火性能が低下する。 これに対し、上記実施例のようにパルス発生回路１０３を設けて、点火電源コ イル１０２が正の半サイクル（一方の半サイクル）の出力を発生した直後に磁気 感応素子２が出力する低レベルの矩形波信号Ｖq よりも位相が遅れ、かつ前記磁 気感応素子が発生する矩形波信号よりもパルス幅が狭いパルス信号を点火信号Ｖ i として発生させると、コンデンサ１０４の充電電圧Ｖc のフラット部分が長く なるため、図６の曲線ｂのように高速時の充電電圧Ｖc の低下が少なくなり、高 速時の点火性能が向上する。

【００２６】 上記の実施例では、点火回路としてコンデンサ放電式の回路を用いたが、点火 電源コイルに流しておいた短絡電流を点火時期に遮断させることにより該点火電 源コイルに誘起させた高電圧を点火コイルにより昇圧して点火用の高電圧を得る ようにした電流遮断形の点火回路が用いられる場合にも同様に本考案を適用でき る。

【００２７】

【考案の効果】

以上のように、本考案によれば、点火電源コイルが一方の半サイクルの出力を 発生してから実際に点火動作が行われるまでの間に十分な時間を確保することが できるため、コンデンサ放電式の点火回路が用いられる場合には、コンデンサの 充電を十分に行ってから点火動作を行わせることができ、十分な点火性能を得る ことができる。また電流遮断式の点火回路が用いられる場合にも、点火電源コイ ルの短絡電流が十分大きくなってから電流を遮断できるため、十分な点火性能を 得ることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例の全体的な構成を示した回路図
である。

【図２】図１の要部の具体的構成を示した回路図であ
る。

【図３】本考案の実施例で用いる磁石発電機の構成を示
した正面図である。

【図４】図３の磁石発電機の部分断面図である。

【図５】（Ａ）ないし（Ｅ）は図１の実施例において図
３の磁石発電機を用いた場合の磁束波形及び各部の信号
波形を示した波形図である。

【図６】点火回路としてコンデンサ放電式の回路を用い
る場合のコンデンサの充電電圧と回転数との関係を従来
の点火装置と本考案に係わる点火装置とについて比較し
て示した線図である。

【符号の説明】

１…点火回路、１０１…点火コイル、１０２…点火電源
コイル、１０４…点火エネルギー蓄積用コンデンサ、１
０５…サイリスタ、１０８…点火プラグ、２…磁気感応
素子、３…パルス発生回路、４…反転増幅器、５…信号
発生装置、６…磁石発電機、６０３…磁石回転子、６０
４…電機子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】点火信号が与えられたときに動作する１次
   電流制御用スイッチを点火コイルの１次側に備えて、該
   スイッチの動作により点火コイルの１次コイルを制御し
   て点火用の高電圧を得る点火回路と、 内燃機関により駆動される磁石式交流発電機内に設けら
   れて一方の半サイクルの出力で前記点火回路に点火エネ
   ルギーを供給する点火電源コイルと、 内燃機関の点火時期に前記点火信号を発生する信号発生
   装置とを備え、 前記スイッチの動作により点火コイルの１次電流を制御
   して点火用の高電圧を発生させる内燃機関用点火装置に
   おいて、 前記信号発生装置は、 前記磁石発電機の回転子から生じる磁束の極性の反転を
   検出して、反転した磁束が所定の大きさに達する毎にレ
   ベルが変化する矩形波信号を出力する磁気感応素子と、 前記磁気感応素子の出力を入力として、前記点火電源コ
   イルが一方の半サイクルの出力を発生した直後に前記磁
   気感応素子が出力する矩形波信号よりも位相が遅れ、か
   つ前記磁気感応素子が発生する矩形波信号よりもパルス
   幅が狭いパルス信号を点火信号として発生するパルス発
   生回路とを具備したことを特徴とする内燃機関用点火装
   置。