JPH0115901Y2 - - 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。

〔従来の技従〕

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
焼を引き起こし、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。

第１図に於いて、１は磁石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及びポールピー
ス５，６，７を埋設したものからなり、各ポール
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及
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が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。

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１
３、コンデンサ１７、イグニシヨンコイル１８の
一次側コイル及びアースを通じて正方向電流を流
し、コンデンサ１７に電荷を充電する。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、ダイオード１２の経路に電流が流れ、サイリ
スタ１６のトリガレベルV_Tにその負方向電圧
がθ₁で到達すると、サイリスタ１６は導通状態と
なり、コンデンサ１７の充電負荷をサイリスタ１
６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
出力及び最適燃費となる様にしている。

しかしながら、機関の始動時や暖気時の様な低
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を生じ、これに伴
つて振動、振動騒音、排気騒音が著しくなり、回
転伝達系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。

また、機関の過回転域では、機関出力のばらつ
きにより回転数のばらつき並びに設定過回転域以
上の機関運転が継続するという問題があつた。

〔考案が解決しようとする問題点〕

本考案はかかる従来の諸問題点を解決するもの
であり、機関の低速回転域から過回転域までの全
運転域で、良好な出力特性が得られ、燃費及び運
転の安定性、安全性にすぐれ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。

〔問題点を解決するための手段〕

そして、上記目的達成のため、本考案は、互い
に隣り合うものが異極性の少なくとも２個以上の
ポールビースを有するロータ、該ロータ周辺に配
置されたコ字状コア及び該コ字状コアの脚に巻装
した発電コイルから構成され、上記コ字状コアと
最初に対向するポールピースの一部を、ロータ回
転方向に延長するとともに該ロータに対する埋設
深さを徐々に深くした磁石発電機と、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、第２のコンデンサ及び第３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
定数で放電させる第１の放電回路と、上記第２の
コンデンサの放電電圧に基づくトリガ電圧を受け
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第２のスイツチング素子と、
該第２のスイツチング素子による上記第１のスイ
ツチング素子のトリガ電圧のバイパス時に導通し
て上記第２のスイツチング素子のトリガ電圧をバ
イパスする第３のスイツチング素子と、上記第３
のコンデンサの充電電荷を所定の時定数で放電さ
せる第２の放電回路と、該第２の放電回路による
上記第３のコンデンサの放電時に導通して上記第
１のスイツチング素子のトリガ電圧をバイパスす
る第４のスイツチング素子とを備えた構成とした
ものである。

なお、上記第２のコンデンサ及び第３のコンデ
ンサを単一のコンデンサで兼用してもよいもので
ある。

〔作用〕

本考案によれば、第１のコンデンサ及び第１の
スイツチング素子により基本的な点火動作が行わ
れるが、第２のコンデンサ、第２のスイツチング
素子及び第３のスイツチング素子により発電コイ
ルに誘起した正方向電圧直前の負方向電圧によつ
て点火動作が行われることとなり、これにより電
機子反作用による高速運転域での点火タイミング
の遅れが防止されることとなる。そして、磁石発
電機を構成するロータの所定のポールピースの一
部がロータ回転方向に徐々に深くするように延長
されているので、発電コイルに誘起される負方向
電圧の立上りが機関回転数の上昇につれて次第に
急になり、このため始動から中速運転域までの点
火タイミングが徐々に進むこととなる。

また、過回転域では、第３のコンデンサ、第２
の放電回路及び第４のスイツチング素子により急
激で連続的な点火タイミングの遅角傾斜角度特性
を得る。

〔実施例〕

第３図は本考案の一実施例を示す無接点点火回
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。

２０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。

また、２１はダイオード、２２は抵抗、２３は
第２のコンデンサ、２４はダイオードで、これら
が発電コイル１０に直列接続されている。

なお、上記第２のコンデンサ２３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。

２５は第２のスイツチング素子たるサイリスタ
で、アノードが接地され、カソードが第２のコン
デンサ２３とダイオード２４との接続中点Ａに接
続されるとともに、ゲートは抵抗２６を介して抵
抗２２と第２のコンデンサ２３との接続中点Ｂに
接続されており、上記抵抗２６及びサイリスタ２
５のゲート・カソード間が第２のコンデンサ２３
の充電電荷を所定の時定数で放電させる第１の放
電回路を構成している。

したがつて、上記サイリスタ２５は上記第２の
コンデンサ２３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。

２７は第３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Ｂに接続され、ゲ
ートは接続中点Ａに接続され、また、このサイリ
スタ２７のカソードはダイオード２８を介してサ
イリスタ２７のゲートにおよびツエナダイオード
２０のアノードにそれぞれ接続されている。

すなわち、上記第２のスイツチング素子たるサ
イリスタ２５は導通したときに第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２５のアノード・カソード→サイリスタ２７
のゲート・カソード→ダイオード１２の経路でバ
イパスす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２７は、上述の
サイリスタ２５によるサイリスタ１６のトリガ電
圧のバイパス時に導通して、上記第２のスイツチ
ング素子たるサイリスタ２５のトリガ電圧をバイ
パスするようになつている。

また、２９はダイオード、３０は抵抗、３１は
第３のコンデンサで、これらが発電コイル１０及
びダイオード２１の接続中点と、ダイオード１２
及びダイオード２８の接続中点との間に直列接続
されている。なお、上記第３のコンデンサ３１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。また、３２は抵抗、３３は第４のス
イツチング素子たるトランジスタで、抵抗３２は
一端が抵抗３０と第３のコンデンサ３１との接続
中点に接続され、他端がトランジスタ３３のベー
スに接続されている。また、トランジスタ３３の
エミツタは第３のコンデンサ３１とダイオード１
２との接続中点に接続され、またコレクタは接地
されている。すなわち、上記抵抗３２及び第４の
スイツチング素子たるトランジスタ３３のベー
ス・エミツタ間が第３のコンデンサ３１の充電電
荷を所定の時定数で放電させる第２の放電回路を
構成している。したがつて、上記第４のスイツチ
ング素子たるトランジスタ３３は、上記第２の放
電回路による第３のコンデンサ３１の放電時に導
通して、上記第１のスイツチング素子たるサイリ
スタ１６のトリガ電圧をトランジスタ３３のコレ
クタ・エミツタ→ダイオード１２の経路でバイパ
スす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。

次に作用について述べる。

先ず、機関の低速回転域では、発電コイル１０
に得られる誘起電圧は、第４図の曲線Ｒに示す如
くなり、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、前記経路に電流が流れコンデン
サ１７に電荷を充電する。同時に、ダイオード２
１→抵抗２２→コンデンサ２３→ダイオード２４
の経路にも電流が流れ、コンデンサ２３に電荷を
充電する。このため、抵抗２６を介してサイリス
タ２５のゲートにもトリガ電流が印加され、サイ
リスタ２５はターンオン状態となる。

やがて、コンデンサ２３の電荷は抵抗２６→サ
イリスタ２５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２５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
２５が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２５のアノード・カソー
ド→サイリスタ２７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２０はブレークオーバせずサイリスタ１６の
アノード・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２７はターンオンす
るため、コンデンサ２３の残留電荷はサイリスタ
２７のアノード・カソード→ダイオード２８の経
路で放電されてしまい、サイリスタ２５のトリガ
電圧がバイパスされることとなる。

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４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OV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２３にはこのとき既
に電荷がなく、サイリスタ２５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２０→ダイオード１２の経路に負
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
がイグニシヨンコイル１８の一次側コイルに放電
され、二次側に接続した点火プラグ１９に火花を
発生する。このときのサイリスタ１６の点火タイ
ミングは第４図θ₃である。

同様に、機関が高速運転される場合にも、上記
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
でなく、電気子反作用を受けない第１の負方
向電圧でサイリスタ１６をトリガするため、
機関が高速回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。なお、このときのサイリス
タ１６のトリガタイミングは第４図の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４
図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４図の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、第５図ｃの如く、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（過回転域を除く）では略一定となる。

一方、コンデンサ１７に対する正方向電圧の
充電時には、コンデンサ３１もダイオード２９→
抵抗３０→コンデンサ３１→ダイオード２８→ダ
イオード２４およびツエナダイオード２０→ダイ
オード１４の経路で電流が流れて充電が行われ
る。

そして、コンデンサ３１の充電が完了すると、
コンデンサ３１→抵抗３２→トランジスタ３３の
ベース・エミツタの経路で、充電電荷が放電され
る。この放電時定数は抵抗３２とコンデンサ３１
の大きさで定められ、この放電時定数の大きさが
点火タイミングの遅角開始回転数を決めることに
なる。

第５図ａでは発電コイル１０の上記誘起電圧
V_EX

Claims (1)

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有するロータ、該ロータ
   周辺に配置されたコ字状コア及び該コ字状コア
   の脚に巻装した発電コイルから構成され、上記
   コ字状コアと最初に対向するポールピースの一
   部を、ロータ回転方向に延長するとともに該ロ
   ータに対する埋設深さを徐々に深くした磁石発
   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、第２のコンデン
   サ及び第３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
   させる第１の放電回路と、上記第２のコンデン
   サの放電電圧に基づくトリガ電圧を受けて導通
   して上記第１のスイツチング素子のトリガ電圧
   をバイパスする第２のスイツチング素子と、該
   第２のスイツチング素子による上記第１のスイ
   ツチング素子のトリガ電圧のバイパス時に導通
   して上記第２のスイツチング素子のトリガ電圧
   をバイパスする第３のスイツチング素子と、上
   記第３のコンデンサの充電電荷を所定の時定数
   で放電させる第２の放電回路と、該第２の放電
   回路による上記第３のコンデンサの放電時に導
   通して上記第１のスイツチング素子のトリガ電
   圧をバイパスする第４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。 (2) 第２のコンデンサ及び第３のコンデンサが単
   一のコンデンサで兼用されてなることを特徴と
   する実用新案登録請求の範囲第１項記載の内燃
   機関の無接点点火装置。