JPH0114765Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案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。

〔従来の技術〕

内燃機関の点火装置ではシリンダ内の圧縮混合
気を電気火花によつて点火し、シリンダ内に燃焼
を引き起し、ピストンを往復駆動する動力を発生
せしめる。そして、かかる点火装置として、バツ
テリ式、マグネト式などがあり、このうちのマグ
ネト式として第１図に示す如き無接点点火装置が
種々提供されている。

この無接点点火装置は小形汎用の内燃機関に付
設され全体として簡単な構成になつている。第１
図に於いて、１は発電機を構成するロータで、機
関の回転軸に取り付けられ、例えばアルミ製の非
磁性体２に磁石３，４およびポールピース５，
６，７を埋設したものからなり、ポールピース
５，６，７はその外周面が、非磁性体２の外周面
側に露出して、これの円弧面に連続する円弧面を
形成している。また、磁石３，４は、中央のポー
ルピース６が両側のポールピース５，７に対して
異極となる様に、各ポールピース５，６，７に連
結されている。

８はロータ１の近傍に設けた発電部で、コ字状
コア９の一方であるロータの回転方向側の脚９ａ
に発電コイル１０を巻装したものからなる。つま
り、ロータ１の回転方向に対しポールピース５が
初めに対向する側の脚９ｂとは反対側の脚９ａに
発電コイル１０が巻装されている。

発電コイル１０の両端には点火制御回路１１が
接続されている。この点火制御回路はダイオード
１２，１３，１４，１５、第１のスイツチング素
子たるサイリスタ１６、第１のコンデンサ１７お
よびイグニシヨンコイル１８を図示の様に接続し
たものからなり、コイル１８の二次側に点火プラ
グ１９が接続されている。

なお、上記第１のコンデンサ１７は上記発電コ
イル１０に誘起した正方向電圧を充電するもので
ある。また、上記第１のスイツチング素子たるサ
イリスタ１６は、上記発電コイル１０に誘起した
負方向電圧に基づくトリガ電圧を受けて導通し、
上記第１のコンデンサ１７の充電電荷をイグニシ
ヨンコイル１８の一次コイルを介して放電せしめ
るものである。

〔考案が解決しようとする問題点〕

かかる無接点点火装置では、機関運転によつて
ロータ１が矢印Ｘ方向に回転すると、発電コイル
１０には、低速回転域では第２図の実線Ｐに示す
波形の電圧を誘起する。そして、この誘起電圧の
うち、正方向電圧が得られるとき、ダイオード
１３、コンデンサ１７、イグニシヨンコイル１８
の一次側コイルおよびアースを通じて正方向電流
を流し、コンデンサ１７を充電する。そして、上
記誘起電圧のうち第２の負方向電圧となるとき
に於いて、サイリスタ１６のゲート・カソードお
よびダイオード１２の経路にそれぞれ電流が流
れ、サイリスタ１６のトリガレベル電圧V_Tにそ
の負方向電圧がθ₁で到達すると、サイリスタ１
６は導通状態となり、コンデンサ１７の充電電荷
をサイリスタ１６のアノード・カソード、ダイオ
ード１４を通じてイグニシヨンコイル１８の一次
側に放電し、その二次側に高電圧を誘起し、所期
の点火火花をプラグ１９に発生せしめる。

ところで、小形汎用の内燃機関の点火時期は、
燃焼圧力や排気での熱損失などを考慮して上死点
前略30゜近辺に設定されており、これにより最大
出力および最適燃費となる様にしている。

しかしながら機関の始動時や暖機時の様な低速
運転域で、上記点火時期で点火をすると、早期点
火による燃焼により、圧縮工程中の燃焼圧力を生
じて、逆回転しようとする力が生じこれに伴つ
て、振動、振動騒音、排気騒音が著しくなり、回
動伝達系にも諸々の機械的負担を強いることにな
り好ましくない。また、これに対し点火時期を遅
らせて、仮に、上死点前5゜〜10゜で点火したとす
ると、中、高速運転域の排気行程での熱損失が増
加し、十分な出力が得られず燃費及び加速性能の
悪化を招くことになる。

一方、機関の高速運転域にあつては、発電コイ
ル１０の誘起電圧波形は、第２図に示す様に低速
運転域の実線Ｐに対して遅れた誘起電圧波形の点
線Ｑの様になる。これは発電コイル１０に誘起す
る電流による起磁力の影響、つまり電機子反作用
の影響によるものである。

そして、この電機子反作用の影響は正方向電圧
′直前の第１の負方向電圧′よりも正方向電圧
′直後の第２の負方向電圧′に於いて著しくな
る。

従つて、この第２の負方向電圧′により、サ
イリスタ１６をトリガさせると、低速時に比べて
高速時の点火タイミングがθ₂の様に大きく遅れ
る。この結果、高速運転域に於ける機関出力の低
下、燃費効率の著しい低下を招くという問題があ
つた。第３図の曲線Ａはかかる点火タイミングの
遅れ状況を示す点火時期特性図である。

本考案はかかる従来の諸問題点に着目してなさ
れたものである。

本考案は機関の高速回転時にあつては、電機子
反作用による点火時期の遅れを防止するととも
に、低速回転から中速回転域までは、点火時期を
自動的に進ませる様にし、中速回転以上から高速
回転域までは略一定の点火時期にする様にした内
燃機関の無接点点火装置を提供することを目的と
する。

〔問題を解決するための手段〕

上記目的を達するために、本考案は、互いに隣
り合うものが異極性の少くとも２個以上のポール
ピースを持つたロータおよび該ロータ周辺に配置
されて発電コイルを巻装したコ字状コアからな
り、ロータ回転方向側にある上記ポールピースを
ロータ回転方向とは反対側にあるポールピースに
比較して回転方向側に延長しかつロータに対する
埋設深さを徐々に深くした発電機と、上記発電コ
イルに誘起した正方向電圧を充電する第１のコン
デンサ及び第２のコンデンサと、上記発電コイル
に誘起した負方向電圧に基づくトリガ電圧を受け
て導通し、上記第１のコンデンサの充電電荷をイ
グニシヨンコイルの一次コイルを介して放電せし
める第１のスイツチング素子と、上記第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、導通時に該放電回路に優先して上記第
２のコンデンサの充電電荷を短時間に放電させる
第２のスイツチング素子と、上記第２のコンデン
サの放電電圧を受けて導通して上記第１のスイツ
チング素子のトリガ電圧をバイパスするとともに
そのバイパス時に上記第２のスイツチング素子を
導通せしめる第３のスイツチング素子とを備えて
なる構成としたものである。

〔実施例〕

第４図は本考案の一実施例を示す無接点点火装
置の回路図であり、第１図に示したものと同一構
成部分には同一符号を付し、その説明は省略す
る。

２１はダイオード１２のアノードとサイリスタ
１６のカソードとの間に接続したツエナダイオー
ドである。

２２はダイオード、２３は抵抗、２４は第２の
コンデンサ、２５はダイオードで、これらが発電
コイル１０とともに直列接続回路を構成してい
る。なお、上記第２のコンデンサ２４は発電コイ
ル１０に誘起した正方向電圧を充電するものであ
る。２６は第３のスイツチング素子たるサイリス
タで、このサイリスタ２６のアノードは接地さ
れ、カソードが第２のコンデンサ２４とダイオー
ド２５との接続中点Ｃに接続されるとともに、ゲ
ートは抵抗２７を介して抵抗２３と第２のコンデ
ンサ２４との接続中点Ｄに接続されており、上記
抵抗２７及びサイリスタ２６のゲート・カソード
間が第２のコンデンサ２４の充電電荷を所定の時
定数で放電させる放電回路を構成している。した
がつて、上記サイリスタ２６は上記第２のコンデ
ンサ２４の放電電圧を受けて導通するようになつ
ている。なお、上記時定数は比較的大きく定めら
れている。２８は第２のスイツチング素子たるサ
イリスタで、これのアノードは接続中点Ｄに接続
され、ゲートは接続中点Ｃに接続され、また、こ
のサイリスタ２８のカソードはダイオード２９を
介してゲートにおよびツエナダイオード２１のア
ノードに、それぞれ接続されている。すなわち、
上記サイリスタ２８は導通時に上記放電回路に優
先して第２のコンデンサ２４の充電電荷を短時間
に放電させるようになつており、また、上記第３
のスイツチング素子たるサイリスタ２６は、導通
時に第１のスイツチング素子たるサイリスタ１６
のトリガ電圧をサイリスタ２６のアノード・カソ
ード→サイリスタ２８のゲート・カソード→ダイ
オード１２の経路でバイパスするとともに、その
バイパス時に第２のスイツチング素子たるサイリ
スタ２８を導通せしめるようになつている。

一方、非磁性体２に埋設したポールピース５Ａ
は、その一部がロータ１の回転方向側が延長され
た延長部５ａを有しており、この延長部５ａは先
端に向うに従つてロータ中心方向に徐々に深く埋
設されている。なお、この延長部５ａの長さや形
状、厚みは任意に設定できるものであり、こうす
ることによつて発電コイル１０に誘起される電圧
の波形を任意の傾向で緩慢に立上がらせることが
できる。

〔作用〕

機関の低速運転域では、ロータの回転も低速で
あり、このとき発電コイル１０に得られる誘起電
圧は第５図に示す曲線Ｒに示す如くなり、既述し
た様に、正方向電圧″がダイオード１３→コン
デンサ１７→イグニシヨンコイル１８の一次側コ
イルにかかつて、コンデンサ１７には充電が行わ
れる。同時に、ダイオード２２→抵抗２３→コン
デンサ２４→ダイオード２５の経路にも電流が流
れ、コンデンサ２４に充電が行われる。このた
め、抵抗２７を介してサイリスタ２６のゲートに
もトリガ電流が印加され、サイリスタ２６はター
ンオン状態となる。

やがて、コンデンサ２４の電荷は抵抗２７→サ
イリスタ２６のゲート・カソードの経路を通つて
放電する。しかし、このとき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″が発生す
るまでの間サイリスタ２６をターンオンし続ける
大きさに選ばれている。

次に、発電コイル１０に第２の負方向電圧″
が誘起されるが、上記時定数によつてサイリスタ
２６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２６のアノード・カソー
ド→サイリスタ２８のゲート・カソード→ダイオ
ード１２の経路を流れる。従つて、ツエナダイオ
ード２１はブレークオーバせずサイリスタ１６の
ゲート・カソード間電位が略等しくなり、結局サ
イリスタ１６の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１６はターンオンしえな
い。

また、このときサイリスタ２８はターンオンす
るため、コンデンサ２４の残留電荷はサイリスタ
２８のアノード・カソード→ダイオード２９の経
路で放電されてしまう。

かくして、第２の負方向電圧″が得られる時
点では、サイリスタ１６はトリガされず、コンデ
ンサ１７からイグニシヨンコイル１８への点火電
圧の供給がなされない。なお、第５図は発電コイ
ル１０の無負荷と仮定した場合の誘起電圧の波形
を示すもので、第２の負方向電圧″が得られる
ときには実際には0V付近となるものである。

次に、第１の負方向電圧″が発電コイル１０
に誘起されると、コンデンサ２４にはこのとき既
に電荷がなく、サイリスタ２６がオフとなつてい
るため、サイリスタ１６のゲート・カソード→ツ
エナダイオード２１→ダイオード１２の経路を負
方向電流が流れる。このときサイリスタ１６がタ
ーンオンする。このため、コンデンサ１７の電荷
がサイリスタ１６のアノード・カソード→ダイオ
ード１４→イグニシヨンコイル１８の一次側コイ
ルの経路で放電され、イグニシヨンコイル１８の
二次側コイルには高電圧が誘起され、これが点火
プラグに火花を発生させる。このときのサイリス
タ１６のトリガタイミングは第５図ａのθ₃で、コ
ンデンサ１７の充放電電圧波形およびタイミング
は第５図ｂに示す如くなる。

同様に、機関が高速域で運転される場合にも上
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の負方向電圧でサイリスタ１６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１６のトリガタイミン
グは第５図ａのθ₄である。

ところで、ポールピース５Ａは延長部５ａを有
している。したがつて機関の低速回転域では、第
１の負方向電圧″は、ポールピース５Ａの延長
部５ａの長さや深さに応じて、立上りの緩慢な波
形となつている。そして、機関が低速回転域から
徐々に回転数が増すと、それに応じて発電コイル
１０の誘起電圧のレベルが大きくなるため、第１
の負方向電圧の立上がりが機関の回転速度の上昇
に従つて徐々に急になり、高速回転域では第５図
ａのに示す如く急しゆんとなる。これに対
し、サイリスタ１６のトリガレベルV_Tはどの回
転域でも一定であるため、機関の低速回転域から
高速回転域にかけて点火タイミングが第５図ａの
θ₃からθ₄まで早まることとなり、しかも低速側の
回転域ほど点火タイミングが早まる割合が大きい
ものである。

したがつて、機関回転数が中速付近に達するま
では徐々に早く、その回転数以上では略一定とな
る。第３図の曲線Ｂはかかる点火時期特性を示
す。こうして、機関回転数に応じた最適の点火タ
イミングが得られ、機関出力および燃費効率の向
上を図ることができるのである。

なお、上記実施例で、コア９のロータ回転方向
とは逆方向側にある脚９ｂに発電コイル１０を巻
装した場合には、発電コイル１０には、第２の負
方向電圧よりもレベルが十分に大きい第１の負
方向電圧が得られる。従つて、サイリスタ１６
のトリガを、第１の負方向電圧で可能ならしめ
るも、第２の負方向電圧では不可能にするレベ
ルに設定し、高速運転での電機子反作用による既
述のトリガタイミングの遅れを簡単に防止でき、
上記の様な第２の負方向電圧のキヤンセル用点火
制御回路が不用になる。

しかし、脚９ｂに発電コイル１０を設けた場合
であつても、コア９の形状や寸法あるいはポール
ピース５Ａ，７の配置などによつて、第１および
第２の負方向電圧レベルが略等しくなる場合があ
り、かかる場合には本考案の第２の負方向電圧の
キヤンセル用点火制御回路が必要となり、これを
用いることで本来の目的を達成することができ
る。

この様に、発電コイル１０が誘起する電圧のう
ち、コンデンサ１７の充電に正方向電圧を使い、
コンデンサ１７の放電用制御信号として第１の負
方向電圧を使うことによつて、機関高速時の発電
コイルに生じる電機子反作用に基づく放電タイミ
ングの遅れをなくすることができるとともに、ポ
ールピース５Ａに延長部５ａを形成することで、
特別の進角制御用の回路等を設けることなく、機
関低速運転域では点火タイミングを遅らせ、中高
速運転域では点火タイミングを適正に進めること
ができ、機関の全運転領域に於いて最適出力およ
び燃費効率が得られるものである。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によれば、電機子
反作用の影響による高速回転域での点火時期の遅
れを回避できるとともに、機関低速時では点火タ
イミングを遅らせ、中高速時では点火タイミング
を適正に進めることができ、機関始動時より定常
運転域の点火タイミングを自動的に最適調整でき
ることになる。

また、かかる効果を得るための構成は簡単かつ
安価に得られ、しかもコンパクト化が可能である
ところから、チエーンソーなどの小形機関を有す
る工作機械等に装着して極めて有益である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の無接点点火装置の説明図、第２
図は同じく発電コイルの誘起電圧波形図、第３図
は点火時期特性図、第４図は本考案の無接点点火
装置の説明図、第５図は同じく無接点点火装置の
回路各部の電圧波形図である。 １……ロータ、５Ａ，６，７……ポールピー
ス、５ａ……延長部、８……発電部、９……コ字
状コア、９ａ，９ｂ……脚、１０……発電コイ
ル、１６……第１のスイツチング素子たるサイリ
スタ、１７……第１のコンデンサ、２４……第２
のコンデンサ、２６……第３のスイツチング素子
たるサイリスタ、２８……第２のスイツチング素
子たるサイリスタ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 互いに隣り合うものが異極性の少くとも２個以
   上のポールピースを持つたロータおよび該ロータ
   周辺に配置されて発電コイルを巻装したコ字状コ
   アからなり、ロータ回転方向側にある上記ポール
   ピースをロータ回転方向とは反対側にあるポール
   ピースに比較して回転方向側に延長しかつロータ
   に対する埋設深さを徐々に深くした発電機と、上
   記発電コイルに誘起した正方向電圧を充電する第
   １のコンデンサ及び第２のコンデンサと、上記発
   電コイルに誘起した負方向電圧に基づくトリガ電
   圧を受けて導通し、上記第１のコンデンサの充電
   電荷をイグニシヨンコイルの一次コイルを介して
   放電せしめる第１のスイツチング素子と、上記第
   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、導通時に該放電回路に優先し
   て上記第２のコンデンサの充電電荷を短時間に放
   電させる第２のスイツチング素子と、上記第２の
   コンデンサの放電電圧を受けて導通して上記第１
   のスイツチング素子のトリガ電圧をバイパスする
   とともにそのバイパス時に上記第２のスイツチン
   グ素子を導通せしめる第３のスイツチング素子と
   を備えてなることを特徴とする内燃機関の無接点
   点火装置。