JPS5949373A - 内燃機関用無接点点火装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はコンデンサ放電式の内燃機関用無接点点火装置
に関する。

従来、この種のものは、コンデンサの充電電圧を機関回
転数が低速から高速までほぼ均一にするため、コンデン
サの充電源は細い線径で巻数の多い主に低速回転時にお
いてコンデンサを充電する低速コイルと、太い線径で巻
数の少ない主に高速回転時においてコンデンサを充電す
る高速コイル（２） とで構成され、コンデンサはこれら両コイルの出力で直
接充電されるようになっていた。

ところが、上述した従来のものでは、 （１）コンデンサ充電コイルとして前記のように低速用
と高速用との仕様が異なる２つのコイルを必要とし、構
造が複雑となる。又寸法が大きくなり磁石発電機の体格
が大きくなる。

（２）低速用充電コイルは細線（線径０．１３〜０．１
６ｍｍ）を多く巻く　（巻数３０００〜７０００回）の
で、作業性が悪く、又品質上のトラブルも発生しやすい
。

（３）低速時の２次電圧、即ちコンデンサ電圧を高くし
ようとすると、中・高速時の２次電圧即ちコンデンサ電
圧が高くなり、点火コイル又は半導体素子の耐圧が不足
する。などの問題がある。

本発明は上記の問題を解決するために、コンデンサと並
列的に接続した短絡用半導体スイソヂング素子によって
発電コイルの一方の半波出力を実質的に短絡しておき、
この半導体スイッチング素子遮断時に発電コイルに誘起
される高電圧によってコンデンサを充電すると共に、上
記高電圧が所（３） 定植以上になるとこの出力によりバッテリを充電し、さ
らにこのバッテリ充電電圧が設定充電電圧より高くなる
と発電コイルの一方の半波出力をレギュレータによって
短絡することにより、線径が太くて巻数の少ない発電コ
イルによって、コンデンサを良好に充電することができ
ると共に、各素子の発熱を押えながらバッテリへ電力を
供給することができ、さらに、バッテリ充電電圧が良好
に制御できるのみならず、バッテリ端子が外れたときに
も各素子の発熱を確実に抑制することを目的とする。

以下本発明を図に示す実施例について説明する。

まず、第１図に示す第１実施例において、１は磁石発電
機の発電コイルで、例えば線径０．３〜１．０、巻数２
００〜６００回のものが用いてあって、同一体格の磁石
発電機において、従来のコンデンサ充電コイルより線径
が４倍程度に太＜、巻数が１／１０程度としである。２
は基準位置にて出力信号を発生するタイミングセンサ、
３ａ、３ｂは充電コイル１の破線矢印で示す逆方向半波
出力を取（４） 出してバッテリ２０に供給するための逆半波取出用ダイ
オード、４．５は発電コイル１の端子間にダイオードｌ
ｌａを介して互い直列接続した分圧′抵抗で、その分圧
点ａはサイリスタ６のゲートに接続しである。このサイ
リスタ６はトランジスタ８のベース・エミッタ間に接続
しである。７はトランジスタ８のベース抵抗で、この抵
抗７、サイリスタ６および抵抗４．５により遮断制御回
路を構成する。またトランジスタ８はコイル１の順方向
出力を短絡する短絡用半導体スイッチング素子をなす。

９．１０はサイリスタ１１の端子間に直列接続した分圧
抵抗で、その分圧点すはサイリスタ１１のゲートに接続
してあり、トランジスタ８ＯＦＦ後のコイル１の発生電
圧が設定値以上になるとサイリスタ１１を導通するよう
にしである。

そして、発電コイル１の実線矢印で示す正方向半波出力
をサイリスタ１１、逆流阻止用のダイオードｌｌｂおよ
びダイオードｌｌａを介してバッテリ２０に供給するよ
うにしである。そして、このサイリスタ１１、抵抗９．
１０およびダイオード（５） １１ａによって高電圧応動半波取出回路を構成する。１
２は放電阻止用ダイオード、１３は点火用コンデンサ、
１４は発電コイル１の正方向出力を電源とすると共にタ
イミングセンサ２の出力信号を入力として点火時期を電
子的に決定して点火信号を発生する公知の電子式点火信
号発生回路である。１５は直流アーク用ダイオード、１
６は点火コイルで、１６ａはその１次コイル、１６ｂは
その２次コイルである。１７は点火栓、１８は点火用半
導体スイッチング素子をなす点火用サイリスタで、点火
信号発生回路１４よりの点火信号がゲートに印加される
ことにより導通して、コンデンサ１３の充電電荷を点火
コイル１６の１次コイル１６ａに供給するものである。

１９は抵抗である。

２２ａは発電コイル１の破線矢印で示す負方向出力が設
定バッテリ充電電圧以上になるとこの負方向出力を短絡
する公知のレギュレータで、電圧検出回路を構成するツ
ェナーダイオード１１１および分圧抵抗１１２，１１３
と短絡回路を構成するサイリスタ１１４とにより構成さ
れる。２２ｂは（６） サイリスタ１１のカソード側電圧が設定バッテリ充電電
圧量］二になると、発電コイル１の実線矢印で示す正方
向出力をサイリスタ１１およびダイオードｌｌａを介し
て短絡する公知のレギュレータで、電圧検出回路を構成
するツェナーダイオード２１１および分圧抵抗２１２．
２１３と短絡回路を構成するサイリスタ２１４とにより
構成される次に、この実施例に使用する磁石発電機とし
ては、Ｎ、Ｓ交互に１２極に等間隔で着磁した回転子と
、外周に１２個の突出部を等間隔で形成したリング状の
ステータコアとを有し、発電コイル１はステータコアの
２つの突出部に巻かれると共に互いに直列接続され、回
転子の回転によって発電コイル１には第２図（ａ）に示
すごとく磁石発電機の回転子１回転につき６サイクルの
無負荷交流電圧が発生する。

今、発電コイル１に第１図の実線矢印方向（正方向）の
半波出力が発生し始めると、コイル１−抵抗７→トラン
ジスタ８のベース・エミッタ→アース→ダイオードｌｌ
ａの回路でトランジスタ８（７） にベース電流が流れ、このトランジスタ８のコレクタ・
エミッタ間が導通し、コイル１の正方向半波出力は短絡
される。このときの第２図（ト））で示すトランジスタ
８の短絡電流の増大に伴い、トランジスタ８のコレクタ
・エミッタ間の電圧降下が大きくなり、抵抗４，５より
なる分圧回路の接続点ａの電圧が上昇する。この電圧が
設定値（例えば短絡電流が０．５〜４Ａに相当する電圧
値）になるとサイリスタ６が導通し、トランジスタ８の
ベース・エミッタ間を短絡するので、トランジスタ８の
コレクタ・エミッタ間は０ＦＦＬ、短絡電流が急激に遮
断される。このときコイル１には第２図（Ｃ）で示すご
とく、大きな誘導電圧が発生し、この高電圧によりコン
デンサ１３を、コイル１→ダイオード１２→コンデンサ
１３→ダイオード１５→アース→ダイオードｌｌａの回
路で、第２図（ｄｌで示すごとく充分に充電する。又、
誘導電圧が設定値（例えば１００〜３００Ｖ）以上にな
ると、抵抗９．１０よりなる分圧回路の接続点すの電圧
が上昇し、サイリスタ１１が導通する。これにより、（
８） コイル１の正方向半波出力をサイリスタ１１、ダイオー
ドｌｌｂおよびダイオードｌｌａを介してバッテリ２０
に供給し、このバッテリ２０を第２図（ｆｌで示す電流
により充電する。このようにバッテリ２０を充電するこ
とにより、コイル１の正方向半波出力をバッテリ充電電
圧に押え、各素子への過電圧を防止する。一方、コイル
１の逆方向半波出力（第１図破線矢印）は、ダイオード
３ａ。

３ｂを介してバッテリ２０に供給されてバッテリ２０を
第２図（ｇ）で示す電流により充電する。このようにバ
ッテリ２０を充電することにより、コイル１の逆方向半
波出力を抑え、サイリスタ６．１１、トランジスタ８に
逆方向過大電圧が印加されないようにすると共に、コイ
ル１に逆方向電流を流すことによって、その電機子反作
用により、次に続いて発生する正方向出力の大きさを押
え、コイル１の電流（第２図（ｂ））およびサイリスタ
６の電流を小さくする。これによって、コイル１の発熱
防止およびサイリスタ６、抵抗４．５．７の小型化がで
きる。

（９） また、発電コイル１の負方向出力が設定バッテリ充電電
圧（例えばバッテリ２０の定格電圧を１２■とすると１
４■程度）以上になるとレギュレータ２２ａが動作して
発電コイル１の負方向半波出力を短絡し、バッテリ２０
の過充電を防ぐ。

さらに、サイリスタ１１のカソード側電圧が設定バッテ
リ充電電圧（例えば１４■程度）以上になるとレギュレ
ータ２２ｂが動作して、発電コイル１の正方向半波出力
をサイリスタ１１およびダイオードｌｌａを介して短絡
し、バッテリ２０の過充電を防ぐ。ここで、バッテリ２
０の端子が外れているときにも、レギュレータ２２ｂの
動作によって、サイリスタ１１およびダイオードｌｌａ
を介して発電コイル１の正方向半波出力が短絡される。

従って、バッテリ端子の外れなどによりトランジスタ８
遮断時に発電コイル１に誘起される過大な高電圧をバッ
テリ２０により吸収することができなくなっても、この
過大な高電圧およびその後に続いて発生する正方向半波
出力をレギュレータ２２ｂにより吸収することができる
。ここで、（１０） ダイオード１１ｂはレギュレータ２２ｂ動作時に、バッ
テリ２０がレギュレータ２２ｂを介して短絡されるのを
阻止する。

また、点火時期になるとタイミングセンサ２の第２図ｔ
ｅｌで示す出力により、点火信号発生回路１４の電子的
決定された点火信号により、サイリスタ１８が導通し、
コンデンサ１３の充電電荷をコンデンサ１３→サイリス
タ１８→アース一点火コイル１６の１次コイル１６ａの
回路で急激に放電させ、点火コイル１６の２次コイル１
６ｂに高電圧を得て、点火栓１７に点火火花を発生する
。

ここで、点火信号発生回路１４に発生する点火信号は、
発電コイル１に第１図の破線矢印で示す点火電源に供し
ない方の半波出力が発生しているときに発生するように
するのが好ましい。これは、コイル１に実線矢印方向の
半波出力が発生しているときに点火信号によりサイリス
タ１８が導通すると、この半波出力がサイリスタ１８に
より短絡されて、その分バッテリ充電電流が減るため、
これを防止するためである。

第３図は上記第１実施例における機関回転数に対するバ
ッテリ電圧、バッテリ充電電流特性図を示すものであり
、特性Ａはバッテリ電圧を、特性Ｂはコイル１の出力を
バッテリ充電のみに用いた場合のバッテリ充電電流を、
特性Ｃはコイル１の出力をバッテリ充電と点火電源との
双方に用いた第１図図示回路におけるバッテリ充電電流
をそれぞれ示し、コイル１の出力をバッテリ充電と点火
電源との双方に用いても、コイル１の出力をバッテリ充
電のみに用いた場合とほぼ同様のバッテリ充電電流が得
られる。

第４図は本発明の第２実施例を示すもので、上記第１実
施例に対し、ダイオード３ａ、３ｂ１１１ａおよびレギ
ュレータ２２ａを省略し、トランジスタ８遮断時に発電
コイル１に誘起される高電圧のみによってバッテリ２０
を充電すると共に、レギュレータ２２ｂのサイリスタ２
１４のアノードを発電コイル１とサイリスタ１１のアノ
ードとの接続点に接続したものである。この第２実施例
において、ダイオードｌｌｂは、バッテリ電圧が設定バ
ッテリ電圧以上あるときに、このパ・２テリ電圧によっ
てサイリスタ１１の遮断時であっても　ルギュレータ２
２ｂが動作し続けて、コンデンサ１３の充電ができなく
なるのを防止する作用をする。

第５図は本発明の第３実施例を示すもので、上記第１実
施例に対し、磁石発電機として、互いに１２０°の位相
差を有する発電コイルｌａ、ｌｂ、１ｃを有するものを
用いて、これら各コイルｌａ。

１ｂ、１ｃを三相Ｙ型結線して、ダイオード３ａ〜３ｄ
、ｌｌａ、ｌｌｂおよびサイリスタ１１より構成される
三相全波整流器を介してバッテリ２０に接続し、そのう
ち−相分の半波出力の一部を点火電源として使用したも
のである。さらに、この第２実施例によれば、発電コイ
ル１ａ〜１ｃ＋７）バッテリ充電側半波出力を公知の単
相全波短絡方式のレギュレータ２２ａにより電圧調整し
、かっこのレギュレータ２２ａに組合されている単相全
波整流器３を利用してコイル１ａ〜１ｃの出力によりバ
ッテリ２０を充電するようにしである。こ（１３） の実施例によれば、現在市販されている全波整流器付単
相全波短絡レギュレータ３０を用いて回路を構成するこ
とができる。

なお、第１図および第４図において、レギュレータ２２
ｂの接続構成は互いに入れ替えてもよいことは勿論、第
６図に示すごとく、サイリスタ１１とダイオード１１と
の間にレギュレータ２２ｂのサイリスタ２１４のアノー
ドを接続し、レギュレータ２２ｂの電圧検出回路をダイ
オードｌｌｂのカソード側に接続するようにしても、第
１図と同様の作動をなす。

また、高電圧応動半波取出回路としては第７図に示すご
とく、サイリスタ１１の導通時期が、トランジスタ８遮
断直後のコイル１の誘導電圧がピーク点を越した直後に
なるように、コイル１のパルス状誘導電圧によりダイオ
ード１２ａおよび抵抗３２を介して充電されるコンデン
サ３の充電電荷を、ダイオード３１およびプログラマブ
ルマニジャンクショントランジスタ３４を介してサイリ
スタ１１のゲートに供給するようにしてもよい。

（１４） この実施例によれば、コイル１に誘起されるパルス状の
高電圧がバッテリ２０およびレギュレータ２２ｂにより
吸収できないが、この高電圧はパルス状に短期間発生す
るのみであり、その後に続いて比較的長い期間コイル１
に発生する正方向半波出力をバッテリ２０およびレギュ
レータ２２ｂにより吸収することができるため、遮断制
御回路の抵抗４，５．７およびサイリスタ６の発熱を充
分抑えることができる。

また、上述した各実施例においては、タイミングセンサ
２の出力信号を人力として点火時期を電子的に決定する
電子式点火信号発生回路１４を用いたが、発電コイル１
の負方向出力を点火信号とする点火信号発生回路やタイ
ミングセンサ２の出力信号を直接サイリスタ１８の制御
信号として印加するような点火信号発生回路を用いるよ
うにしてもよい。

以上述べたように本発明においては、発電コイルの一方
の半波出力を実質的に短絡する短絡用半導対スイッチン
グ素子に前記発電コイルのコンテンサ充電側半波出力に
よる短絡電流が充分流れているときに前記短絡用半導体
スイ・ノチング素子を遮断させるための遮断制御回路を
備え、短絡用半導体スイッチング素子の遮断時に発電コ
イルに誘起される高電圧によってコンデンサを充電する
から、以下に述べるごとき優れた効果がある。

（１）従来はコンデンサ充電コイルとして、細線による
巻数の多いコイルと太線による巻線の少ないコイルとの
仕様が異なる２つのコイルが必要であったものを、太線
による巻線の少ないコイルのみにすることができ、構造
簡単で体格を小さくすることができる。

（２）コンデンサ電圧、２次電圧の設定自由度が大きく
、低速から充分な点火性能が得られ、始動性を向上する
ことができる。

（３）コンデンサ充電コイルとして細線を使用しなくて
よいので、品質上のトラブルが解消できる。

さらに、本発明においては、短絡用半導体スイッチング
素子の遮断時に発電コイルに誘起される高電圧を検出し
、この高電圧が設定値以上になるごとにあるいはピーク
点を越えた直後ごとにこの発電コイルの一方の半波出力
を高電圧応動半波取出回路により逆流阻止用のダイオー
ドを介してバッテリに供給し続け、かつこの高電圧応動
半波取出回路の出力電圧がバッテリの設定充電電圧より
高くなると発電コイルの一方の半波出力をレギュレータ
により短絡するから、発電コイルの誘起電圧を設定値に
押え、かつその後に連続して発生する不要電圧をバッテ
リに供給して、バッテリの充電を有効に行なうことがで
きるのみならず、バッテリ充電電圧をレギュレータによ
って良好に制御してバッテリ過充電を防止できると共に
、バッテリ端子が外れたときも点火機能を損なうことな
く遮断制御回路の発熱を確実に抑制することができきる
という優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の第１実施例を示す電気回路図、第
２図は第１図図示装置の作動説明に供する各部波形図、
第３図は第１図図示装置の機関回転数に対するバッテリ
電圧、電流特性図、第４図（１７） および第５図は本発明装置の第２および第３実施例を示
す電気回路図、第６図は上記各実施例に用いるレギュレ
ータの他の接続例を示す電気回路図、第７図は上記各実
施例に用いる高電圧応動半波取出回路の他の例を示す電
気回路図である。 １・・・コンデンサ充ｆｌイル、４，５，６．７・・・
遮断制御回路を構成する分圧抵抗、サイリスク。 ベース抵抗、８・・・短絡用半導体スイッチング素子を
なすトランジスタ、９，１０，１１．ｌｌａ・・・高電
圧応動半波取出回路を構成する分圧抵抗、サイリスク、
ダイオード、１１ｂ・・・逆流阻止用ダイオード、１２
・・・放電阻止用ダイオード、１３・・・コンデンサ、
１４・・・電子式点火信号発生回路、１６・・・点火コ
イル、１６ａ・・・１次コイル、１６ｂ・・・２次コイ
ル、１７・・・点火栓、１８・・・点火用半導体スイッ
チング素子をなす点火用サイリスタ、２０・・・バッテ
リ、２２ｂ・・・レギュレータ。 代理人弁理士　岡　部　　　隆 （１８） 第２図 −−Ｍ も−緘し

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 磁石発電機の発電コイルと、この発電コイルの一方の半
   波出力を実質的に短絡する短絡用半導体スイッチング素
   子と、この短絡用半導体スイッチング素子に短絡電流が
   充分流れているときこの短絡用素子スイッチング素子を
   遮断させるための遮断制御回路と、この短絡用半導体ス
   イッチング素子の遮断時に前記発電コイルに誘起される
   高電圧によって充電されるコンデンサと、１次コイルお
   よび２次コイルを有する点火コイルと、前記短絡用半導
   体スイッチング素子の遮断時に前記発電コイルに誘起さ
   れる高電圧を検出し、この高電圧が設定値以上になると
   あるいはピーク点を超えた直後ごとにこの発電コイルの
   一方の半波出力を逆流阻止用ダイオードを介してバッテ
   リに供給し続けるための高電圧応動半波取出回路と、こ
   の高電圧応動半波取出回路の出力電圧を検出し、この出
   力（１） 電圧が前記バッテリの設定充電電圧より高くなると前記
   発電コイルの一方の半波出力を短絡するレギュレータと
   、前記コンデンサの充電回路中に直列接続された放電阻
   止用ダイオードと、点火時期にて点火信号を発生する点
   火信号発生回路と、この点火信号発生回路よりの点火信
   号により導通して前記コンデンサの充電電荷を前記点火
   コイルの１次コイルに供給するための点火用半導体スイ
   ッチング素子と、前記点火コイルの２次コイルに接続し
   た点火栓とを備える内燃機関用無接点点火装置。