JPH0119071B2 - - Google Patents

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つていた。

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２つのコイルを必要とし、構
造が軸方向に２階建となり複雑となる。又、軸
方向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0.13〜0.16
mm）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過ぎて、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、コンデン
サと並列的に接続した短絡用半導体スイツチング
素子によつてコンデンサ充電コイルの発生出力を
実質的に短絡しておき、この半導体スイツチング
素子遮断時にコンデンサ充電コイルに発生する高
電圧によつてコンデンサを充電することにより、
線径が太くて巻数の少ないコンデンサ充電コイル
によつて、コンデンサを良好に充電することので
きる内燃機関用無接点点火装置を提供することを
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実施例について説明
する。３は磁石発電機のコンデンサ充電コイル
で、同一体格の磁石発電機において、従来より線
径が４倍程度に太く（例えば線径0.5〜0.9mm）、
巻数が従来より1/10程度に少ない（例えば巻数
200〜600回）ものが用いてある。６はコンデンサ
充電コイル３のコンデンサ充電側半波出力により
充電されるコンデンサ、７は点火コイルで、７ａ
はその１次コイル、７ｂはその２次コイルであ
る。８は電圧降下素子としてのダイオードで、そ
のアノードは点火コイル７の１次コイル７ａを介
してコンデンサ６の一端に接続してあり、そのカ
ソードは前記充電コイル３のアース側に接続して
ある。１０はサイリスタでそのアノードはコンデ
ンサ６の他端に接続してあり、カソードはダイオ
ード８のアノードに接続してあり、ゲートは抵抗
２１を介してダイオード８のカソードに接続して
ある。サイリスタ１０は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６の充電
電荷を点火コイル７の１次コイルに供給するもの
であつて、点火用半導体スイツチング素子を構成
する。１１は点火コイル７の２次コイル７ｂに接
続されていて、内燃機関のシリンダヘツドに取付
けられる点火栓である。１２はコンデンサ充電コ
イル３の端子間にコレクタ・エミツタ路が接続さ
れ、この充電コイル３のコンデンサ充電側半波出
力を短絡するトランジスタであつて、短絡用半導
体スイツチング素子を構成する。１３はトランジ
スタ１２のコレクタ・ベース間に接続したベース
抵抗、１４はトランジスタ１２のベース・エミツ
タ間にアノード・カソード路を接続したサイリス
タ、１５，１６はコンデンサ充電コイル３の端子
間に互いに直列接続した分圧抵抗で、その分圧点
ａはサイリスタ１４のゲートに接続してある。そ
して、ベース抵抗１３、サイリスタ１４および分
圧抵抗１５，１６により、トランジスタ１２を遮
断させるための遮断制御回路を構成する。１７は
点火コイル７の１次コイル７ａにフライホイール
電流を流して点火栓１１のアーク時間を延長する
ためのダイオードである。１８はサイリスタ１０
のゲート感度調整用の抵抗、１９，２０はサイリ
スタ１０の温度補償用サーミスタおよび抵抗、２
１はサイリスタ１０のゲート電流制限用抵抗、２
２，２３はサイリスタ１４の温度補償用サーミス
タおよび抵抗であつて、これら構成部品１８〜２
３は場合によつては省略することも可能である。

次に、上記構成においてその作動を説明する。
磁石発電機としてＮ、Ｓ、Ｓ、Ｓ極あるいはＳ、
Ｎ、Ｎ、Ｎ極に着磁した４極の磁石発電機を使用
した場合、コンデンサ充電コイル３には第２図ａ
に示すごとく磁石発電機のロータ１回転につき１
サイクル半の無負荷交流電圧が発生する。今、第
１図の実線矢印方向のコンデンサ充電側半波出力
が発生し始めると、コイル３→抵抗１３→トラン
ジスタ１２のベーズ・エミツタ→アースの回路で
トランジスタ１２にベース電流が流れ、このトラ
ンジスタ１２のコレクタ・エミツタ間が導通し、
コイル３の出力は短絡される。短絡電流の増大に
伴ない、トランジスタ１２のコレクタ・エミツタ
間の電圧降下が大きくなり、抵抗１５，１６より
なる分圧回路の接続点ａの電圧が上昇する。この
電圧が設定値になるとサイリスタ１４が導通し、
トランジスタ１２のベース・エミツタ間を短絡す
るので、トランジスタ１２のコレクタ・エミツタ
間はOFFし、短絡電流が急激に遮断される。こ
のときコイル３には第２図ｂの実線で示すごと
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６を、コイル３→コンデンサ６→ダイ
オード１７→ダイオード８→アースの回路で、第
２図ｃで示すごとく十分に充電する。次いで、コ
ンデンサ６の充電が完了し、その直後においてコ
ンデンサ６の充電電圧よりコイル３の誘導電圧の
方が低くなることにより、コンデンサ６→コイル
３（このコイル３と並列の抵抗１３→サイリスタ
１４、および抵抗１５→抵抗１６の並列回路も通
る）→アース→抵抗２１→サイリスタ１０のゲー
ト・カソード→点火コイル７の１次コイル７ａ→
コンデンサ６の回路に電流が流れ、サイリスタ１
０が導通する。このサイリスタ１０の導通により
コンデンサ６の充電電荷は、コンデンサ６→サイ
リスタ１０→点火コイル７の１次コイル７ａの回
路で放電し、点火コイル７の２次コイル７ｂに第
２図ｄに示すごとく高電圧を発生し、点火栓１１
に点火火花を得る。以上の動作をロータの１回転
につき１回行なつて繰返し動作する。

なお、上記第１実施例において、ダイオード８
の代わりに小抵抗値の抵抗を用いることもでき
る。

第３図は本発明装置の第２実施例を示すもの
で、上記第１実施例に対し、充電コイル３とトラ
ンジスタ１２のコレクタとの接続点とコンデンサ
６との間にダイオード５を挿入し、このダイオー
ド５の端子間に間引点火時に開放する間引点火用
スイツチ１を並列接続し、ダイオード５のカソー
ドとコンデンサ６との接続点とサイリスタ１０の
ゲートとの間にツエナーダイオード２を挿入し、
このサイリスタ１０のゲートとダイオード８のカ
ソードとの間に抵抗４を接続すると共に、コンデ
ンサ充電コイル３のアース側の一端と抵抗１６と
の間にダイオード５ａ（このダイオード５ａは省
略することもできる）を挿入したものである。そ
して、間引点火用スイツチ１は、スロツトルバル
ブの全閉時や内燃機関の急減速時や過回転時等
を、スロツトルバルブ位置、吸気負圧、機関回転
数などにより検出して、そのときだけ自動的に開
放（遮断）するものである。また、ツエナーダイ
オード２のツエナー電圧は、コンデンサ６がコイ
ル３の１回の誘導電圧により充電される電圧より
若干高い値に設定してある。

この第２実施例において、まず間引点火用スイ
ツチ１の開放時における作動を説明する。今、コ
イル３に第３図の実線方向（正方向）の電圧が発
生すると、コイル３→抵抗１３→トランジスタ１
２のベース・エミツタ→ダイオード５ａ→アース
の回路でトランジスタ１２にベース電流が流れ、
そのコレクタ・エミツタ間が導通し、コイル１の
出力は短絡される。この短絡電流の増大に伴いト
ランジスタ１２の電圧降下が大きくなり、抵抗１
５，１６の接続点ａの電圧が上昇する。この電圧
が設定値になるとサイリスタ１４が導通し、トラ
ンジスタ１２がOFFし短絡電流が急激に遮断さ
れる。この時、コイル３には第２図ｂの実線で示
すごとく大きな誘導電圧が発生し、コイル３→ダ
イオード５→コンデンサ６→ダイオード１７，
８，５ａ→アースの回路でコンデンサ５を充電す
る。このときツエナーダイオード２のツエナー電
圧ZDはこの時のコンデンサ電圧より高くしてあ
るためサイリスタ１０は導通せず点火しない。更
にロータが回転し、コイル３に実線方向の２回目
の電圧が発生すると、前記と同様の動作で再びコ
イル３に大きな電圧が誘起され、コンデンサ６を
第２図ｅに示すごとく充電する。この時、コンデ
ンサ６にはダイオード５により放電が阻止される
ことにより充電電荷が残つているため、コイル３
の発生電圧は負荷が軽くなることより第２図ｂの
破線で示すごとく前記１回目充電時よりも高くな
る。そして、ツエナーダイオード２のツエナー電
圧ZDをこの時の電圧と１回目の充電電圧との間
に設定しておくことによりこのツエナーダイオー
ド２が導通し、サイリスタ１０のゲート電圧が上
昇してこのサイリスタ１０を導通させてコンデン
サ６の充電電荷を点火コイル７の１次コイル７ａ
を介して急激に放出させ、２次コイル７ｂに第２
図ｆの様な高電圧を得て点火栓１１に点火火花を
発生させる。以上の動作をくり返し、ロータの２
回転につき１発火の間引き点火を行う。

次に、間引点火用スイツチ１を閉成（導通）さ
せて間引き点火を解除した時の動作を説明する。
そのときの動作は上記第１実施例の動作と基本的
に同じであつて、コイル３に実線で示す方向の電
圧が発生すると、間引き点火時と同様にコイル３
には大きな誘導電圧が発生し、コイル３→スイツ
チ１→コンデンサ６→ダイオード１７，８，５ａ
→アースの回路でコンデンサ６を第２図ｃで示す
ごとく充電する。このコンデンサ６の充電が終了
し、コイル３の誘導電圧がコンデンサ６の充電電
圧より低くなると、コンデンサ６→スイツチ１→
抵抗１３→サイリスタ１４→抵抗４→サイリスタ
１０のゲート・カソード→点火コイル７の１次コ
イル７ａ→コンデンサ６の回路で電流が流れ、サ
イリスタ１０が導通する。これにより、コンデン
サ６の充電電荷を点火コイル７の１次コイル７ａ
を介して急激に放出させ、点火コイル７の２次コ
イル７ｂに第２図ｄの様な高電圧を得て点火栓１
１に点火火花を発生させる。コイル３に正方向出
力が発生するごとに以上の動作を繰り返し、ロー
タの１回転につき１発火の正常点火を行う。ここ
で正常点火時も間引点火時も、コイル３に幅の狭
いパルス状の誘導電圧が発生するのにほぼ同期し
て点火するため、正常点火時と間引点火時との間
の点火時期変動はほとんどない。また、間引点火
用スイツチ１がスロツトルバルブの全閉時や内燃
機関の急減速時に開放するようにすれば、公知の
ごとくそのときの内燃機関の不整燃焼を防止で
き、また、過回転時に開放するようにすれば、過
回転が防止できる。

第４図は本発明装置の第３実施例の要部構成を
示すもので、上記第２実施例に対し、点火コイル
７の１次コイル７ａとダイオード１７とをコンデ
ンサ６と直列接続する代わりにサイリスタ１０に
直列接続するようにしたものである。

第５図は本発明装置の第４実施例を示すもの
で、上記第２実施例に対し、ゲート感度調整用抵
抗１８をサイリスタ１０のゲート・カソード間に
並列接続し、ダイオード５，５ａを省略すると共
に、間引点火用スイツチ１を抵抗４と直列に接続
するようにしたものである。この第４実施例によ
れば、間引点火時にはスイツチ１が開放している
ことによりコンデンサ６の１回目の充電電荷の放
電が阻止されて２回目の充電により点火して２回
転１発火とし、かつ正常時にはスイツチ１が閉じ
ていることにより、コンデンサ６の充電電圧より
コイル３の誘導電圧の方が低くなるごとに、この
スイツチ１を介してコンデンサ６の充電電荷がサ
イリスタ１０のゲートに点火信号として印加され
て１回転１発火となる。

以上述べたように本発明においては、コンデン
サ充電コイルの半波出力を実質的に短絡する短絡
用半導体スイツチング素子と、この短絡用半導体
スイツチング素子に前記充電コイルのコンデンサ
充電側半波出力により流れる短絡電流が設定値以
上になるとそれを検出して前記短絡用半導体スイ
ツチング素子を遮断させるための遮断制御回路と
を備え、短絡用半導体スイツチング素子の遮断時
にコンデンサ充電コイルに誘起される高電圧によ
つてコンデンサを充電し、充電直後の放電電流に
より点火用半導体スイツチング素子を導通させる
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数の少な
いコイルとの２階建又は径方向に配置した２つ
のコイルが必要であつたものを、太線による巻
数の少いコイル１つ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。

(4) コンデンサ充電コイルのインピーダンスが小
さいので、遮断位置の遅れが少なくこの充電コ
イルの出力による充電直後の放電電流を点火信
号として用いても、高速時の点火時期の遅れが
少ない。

(5) コンデンサ充電コイルを有効に利用して、バ
ツテリーや昇圧トランスを設けることなく、小
型、簡単かつ安価な回路構成で、コンデンサを
充分充電することができる。

(6) コンデンサ充電コイルの短絡電流が設定値以
上になると、それを検出して短絡電流を遮断す
る構成であるため、簡単な回路構成でありなが
ら、短絡電流を遮断する設定電圧に応じてコン
デンサの充電電圧を良好に制御することがで
き、バツテリーを用いることなく、内燃機関の
低速かつ高速まで安定した点火性能を得ること
ができる。

(7) コンデンサの充電電圧より充電コイルの誘導
電圧の方が低くなることにより点火用半導体ス
イツチング素子のゲート・カソード間にコンデ
ンサの充電電圧が点火信号として印加されるた
め、特別な点火信号発生装置を設ける必要がな
い。

さらに、間引点火時に開放するスイツチ手段
と、このスイツチ手段開放時においてコンデンサ
の充電電圧が１回充電時よりも高くなつたことを
検出して点火用半導体スイツチング素子を導通さ
せるための電圧検出素子とを追加し、スイツチ手
段を閉成して、このスイツチ手段を介して充電直
後のゴンデンサ充電電圧により点火用半導体スイ
ツチング素子を毎回導通させたり、スイツチ手段
を開放して、コンデンサが複数回充電されたとき
に電圧検出素子により点火用半導体スイツチング
素子を導通させるようにすれば、間引き点火と正
常点火とが任意にでき、かつ間引点火時も正常点
火時もコンデンサ充電コイルに誘起される幅の狭
いパルス状の誘導電圧にほぼ同期して点火するた
め、正常点火時と間引点火時との間の点火時期変
動がほとんどない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図は本発明装置の第２実施例
を示す電気回路図、第４図は本発明装置の第３実
施例の要部構成を示す電気回路図、第５図は本発
明装置の第４実施例を示す電気回路図である。 １……スイツチ手段としての間引点火用スイツ
チ、２……電圧検出素子としてのツエナーダイオ
ード、３……コンデンサ充電コイル、６……コン
デンサ、７……点火コイル、７ａ……１次コイ
ル、７ｂ……２次コイル、８……電圧降下素子と
してのダイオード、１０……点火用半導体スイツ
チング素子としてのサイリスタ、１１……点火
栓、１２……短絡用半導体スイツチング素子とし
てのトランジスタ、１３，１４，１５，１６……
遮断制御回路を構成するベース抵抗、サイリス
タ、抵抗。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 磁石発電機のコンデンサ充電コイルと、この
   充電コイルの発生出力により充電されるコンデン
   サと、このコンデンサと前記充電コイルとの間に
   挿入した電圧降下素子と、１次コイルおよび２次
   コイルを有する点火コイルと、この点火コイルの
   １次コイルと前記コンデンサとを通して閉回路を
   形成すべくアノード・カソード回路が接続され、
   かつ前記電圧降下素子の端子間にゲート・カソー
   ド間が接続され、導通により前記コンデンサの充
   電電荷を前記点火コイルに供給するための点火用
   半導体スイツチング素子と、前記点火コイルの２
   次コイルに接続した点火栓と、前記充電コイルの
   コンデンサ充電側半波出力を実質的に短絡する短
   絡用半導体スイツチング素子と、この短絡用半導
   体スイツチング素子に前記充電コイルのコンデン
   サ充電側半波出力により流れる短絡電流が設定値
   以上になるとそれを検出して前記短絡用半導体ス
   イツチング素子を遮断させるための遮断制御回路
   とを備え、前記短絡用半導体スイツチング素子の
   遮断時に前記充電コイルに誘起される高電圧によ
   つて前記コンデンサを充電し、かつこのコンデン
   サの一端より前記充電コイルと前記遮断制御回路
   との少なくとも一方、前記点火用半導体スイツチ
   ング素子のゲート・カソードおよび前記コンデン
   サの他端を通る閉回路が形成され、前記コンデン
   サの充電終了直後においてこのコンデンサの充電
   電圧より前記充電コイルの誘導電圧の方が低くな
   ることにより、前記点火用半導体スイツチング素
   子のゲート・カソード間に、前記コンデンサの充
   電電圧を点火信号として印加する回路構成となし
   た内燃機関用無接点点火装置。 ２ 磁石発電機のコンデンサ充電コイルと、この
   充電コイルの発生出力により充電されるコンデン
   サと、このコンデンサ側をアノード側とし前記充
   電コイル側をカソード側としてこの充電コイルと
   前記コンデンサとの間に挿入したダイオードと、
   １次コイルおよび２次コイルを有する点火コイル
   と、この点火コイルの１次コイルと前記コンデン
   サとを通して閉回路を形成すべくアノード・カソ
   ード回路が接続され、かつ前記ダイオードのアノ
   ード側にカソードが前記ダイオードのカソード側
   にゲートがそれぞれ接続され、導通により前記コ
   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ツチング素
   子と、間引点火時に開放するスイツチ手段と、前
   記コンデンサの正極に充電される側と前記半導体
   スイツチング素子のゲートとの間に接続され、前
   記スイツチ手段開放時において前記コンデンサの
   充電電圧が１回充電時よりも高くなつたことを検
   出して前記半導体スイツチング素子を導通させる
   ための電圧検出素子と、前記点火コイルの２次コ
   イルに接続した点火栓と、前記充電コイルのコン
   デンサ充電側半波出力を実質的に短絡する短絡用
   半導体スイツチング素子と、この短絡用半導体ス
   イツチング素子に前記充電コイルのコンデンサ充
   電側半波出力により流れる短絡電流が設定値以上
   になるとそれを検出して前記短絡用半導体スイツ
   チング素子を遮断させるための遮断制御回路とを
   備え、前記短絡用半導体スイツチング素子の遮断
   時に前記充電コイルに誘起される高電圧によつて
   コンデンサを充電し、かつ前記コンデンサの一端
   より前記充電コイルと前記遮断制御回路との少な
   くとも一方、前記スイツチ手段、前記点火用半導
   体スイツチング素子のゲート・カソード、および
   前記コンデンサの他端を通る閉回路が形成され、
   前記スイツチ手段閉成時において前記コンデンサ
   の充電終了直後にこのコンデンサの充電電圧より
   前記充電コイルの誘導電圧の方が低くなることに
   より、前記スイツチ手段を介して前記点火用半導
   体スイツチング素子のゲート・カソード間に、前
   記コンデンサの充電電圧を点火信号として印加す
   る回路構成となした内燃機関用無接点点火装置。