JPH0628263U - 内燃機関点火装置用信号発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】信号発電子と回転子との間の空隙や磁石の着磁
量のばらつきによる信号発生位置の変動幅を少なくす
る。 【構成】永久磁石４と、第１の鉄心５と、第２の鉄心６
と、第３の鉄心８と、磁気センサ９とにより信号発電子
３を構成する。永久磁石４の一方の磁極面及び他方の磁
極面にそれぞれ第１の鉄心５及び第２の鉄心６の一端を
結合し、永久磁石の一方の磁極面に第３の鉄心８の一端
を結合する。第１の鉄心５と第３の鉄心８との間に磁気
センサ９を配置する。第１の鉄心５の他端及び第２の鉄
心６の他端を磁極部として、リラクタ２を有する回転子
１に対向させる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、磁気センサを用いて点火信号を発生させる内燃機関点火装置用信号 発生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

内燃機関用点火装置は一般に、点火コイルの１次側に１次電流制御用の半導体 スイッチを備えていて、該半導体スイッチを遮断または導通させることにより点 火コイルの１次電流を急変させて該点火コイルの２次コイルに高電圧を誘起させ 、該高電圧を機関の気筒に取付けた点火プラグに印加して火花を飛ばすようにし ている。点火位置を定めるため、内燃機関に信号発生装置を取付け、該信号発生 装置から得られる信号を点火信号として、該点火信号により半導体スイッチを導 通または遮断させる。

【０００３】 信号発生装置としては種々のものが実用化されているが、その一種として磁気 センサを用いたものが知られている。図５はこの種の信号発生装置を用いた点火 回路の一例を示したもので、この点火回路では、機関と同期回転する磁石発電機 に設けたエキサイタコイルＥＸの出力により整流器Ｄを通して点火エネルギ蓄積 用コンデンサＣを充電し、機関の点火位置で信号発電子３から１次電流制御用半 導体スイッチとしてのサイリスタＴＨに点火信号を与える。これによりサイリス タＴＨが導通すると、点火エネルギ蓄積用コンデンサＣの電荷が点火コイルの１ 次コイルＬ1 を通して放電する。これにより点火コイルの鉄心中で大きな磁束変 化を生じ、２次コイルＬ2 に高電圧を誘起する。この高電圧は点火プラグＰに印 加されるため、該点火プラグに火花が飛び、機関が点火される。

【０００４】 信号発電子３は、ホール素子またはホールＩＣを用いた磁気センサからなって いて、この磁気センサには機関と同期回転する回転子により磁気変化が与えられ る。信号発電子の入力端子（磁気センサの入力端子）３ａには、エキサイタコイ ルＥＸの出力の一部を整流する整流回路またはバッテリより直流駆動電圧が印加 され、機関の点火位置で磁気センサに磁束変化が与えられたときに信号発電子の 出力端子３ｂに信号電圧が得られるようになっている。

【０００５】 図６は磁気センサを用いた従来の信号発生装置の構造を示したもので、この信 号発生装置は、磁性材料からなる回転体の外周にリラクタ２を設けた回転子１と 、信号発電子３とからなっている。信号発電子３は、回転子１の周方向に細長い 矩形板状の継鉄１０を備え、該継鉄１０の一方の面の一端寄りに永久磁石４の一 方の磁極（この例ではＮ極）が結合されている。継鉄１０の一方の面の他端寄り にはホールＩＣからなる磁気センサ９の一方の面が結合されている。永久磁石４ の他方の磁極（この例ではＳ極）及び磁気センサ９の他方の面はリラクタ２とギ ャップを介して対向するようになっている。

【０００６】 上記の信号発生装置において、リラクタ２が永久磁石４の磁極（Ｓ極）及び磁 気センサ９と対向していない図７（Ａ）に示した状態では、同図に破線矢印で示 したように、永久磁石４のＮ極→継鉄１０→空間１１→永久磁石４のＳ極の経路 で漏洩磁束φa1が流れるととちもに、永久磁石４のＮ極→継鉄１０→磁気センサ ９→空間１１→永久磁石４のＳ極の経路で磁気センサ９を通って漏洩する磁束φ s1（磁束密度Ｂs1）も流れる。回転子１が図示の実線矢印方向に回転して、リラ クタ２が永久磁石４の磁極（Ｓ極）と磁気センサ９とに対向する図７（Ｂ）に示 した状態になると、同図に破線矢印で示したように、永久磁石４のＮ極→継鉄１ ０→空間１１→リラクタ２→永久磁石４のＳ極の経路で漏洩磁束φa2が流れると ともに、永久磁石４のＮ極→継鉄１０→磁気センサ９→リラクタ２→永久磁石４ のＳ極の経路で磁気センサ９には磁束φs1より大きい磁束φs2（磁束密度Ｂs2） が流れる。

【０００７】 図８（Ａ）は、回転子１の回転角θに対する磁気センサ９の磁束密度Ｂs の変 化の様子を示したものであり、図８（Ｂ）はこの磁束密度の変化に応じて磁気セ ンサ９（ホールＩＣ）から出力される電気信号の波形を示したものである。図８ （Ａ）において、磁気センサの磁束密度Ｂs がホールＩＣの出力動作レベル＋Ｂ t 未満の状態では磁気センサの出力は低レベル（Ｌ）であり、磁束密度Ｂs が回 転角度位置θ1 においてホールＩＣの出力動作レベル＋Ｂt に達すると磁気セン サの出力が高レベル（Ｈ）となり、この高レベルの電気信号出力が点火回路の１ 次電流制御用半導体スイッチに点火信号として供給されて、回転角度位置θ1 に おいて点火が行われる。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

上記従来の信号発生装置では、リラクタが永久磁石及び磁気センサと対向して いない状態のときにも磁気センサに磁束φs1（磁束密度Ｂs1）が流れるので、回 転子の回転により生ずる磁気センサの磁束の変化量φs2−φs1（磁束密度の変化 量Ｂs2−Ｂs1）が一般に小さくなってしまう。永久磁石と磁気センサとの間の間 隔ｄ（図７参照）を小さくすれば、リラクタが永久磁石及び磁気センサと対向し ている状態では漏洩磁束φa2が減少して磁気センサを通る磁束φs2が大きくなる が、この場合にはリラクタが永久磁石及び磁気センサと対向していない状態のと きに磁気センサを通る磁束φs1も増加するので、Ｂs1＞Ｂt となって信号発生装 置が正常に作動しなくなる恐れがある。実験によると、ｄの値が８mm以下になる 信号が発生しなくなることが明らかになった。従って、永久磁石と磁気センサと の間の間隔ｄはあまり小さく選定することができない。そのため、磁気センサの 磁束密度Ｂs をＢs1からＢs2に変化させるのに必要な回転角度が大きくならざる を得ない上に、磁束密度の変化量Ｂs2−Ｂs1も小さくなるため、点火位置θ1 （ Ｂs ＝Ｂt となる位置）付近における磁気センサの磁束密度Ｂs の変化率が小さ くなって、永久磁石及び磁気センサとリラクタとの間の空隙長のばらつきや、永 久磁石の着磁量のばらつきにより信号の発生位置が変動し、点火位置が変動する という問題があった。

【０００９】 本考案の目的は、信号発電子の磁極部がリラクタと対向していない状態では磁 気センサには磁束がほとんど流れないようにして、磁気センサの磁束密度の変化 量及び回転角度に対する磁束密度の変化率を大きくすることにより、信号の発生 位置の変動幅を小さくすることができるようにした内燃機関点火装置用信号発生 装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案はリラクタを備えた回転子と、このリラクタにより磁気センサに生じさ せられる磁束変化に応じて信号を出力する信号発電子とを備えた内燃機関点火装 置用信号発生装置において、リラクタが信号発電子の磁極部と対向しない状態で は磁気センサに磁束がほとんど通らないようにして、磁気センサに生ずる磁束変 化を大きくすることができるようにしたものである。

【００１１】 そのため本考案においては、信号発電子に、永久磁石と、磁気センサと、永久 磁石の一方の磁極面及び他方の磁極面にそれぞれ一端が結合された第１及び第２ の鉄心と、永久磁石の一方の磁極面に一端が結合された第３の鉄心とを設ける。 そして磁気センサを第１の鉄心と第３の鉄心との間に配置し、第１の鉄心の他端 及び第２の鉄心の他端を回転子に対向する磁極部とする。

【００１２】

【作用】

上記のように、永久磁石の一方の磁極面に一端が結合された第１及び第３の鉄 心の間に磁気センサを配置すると、リラクタが第１及び第２の鉄心の磁極部と対 向していない状態では、永久磁石により生ずる漏洩磁束は磁気センサをほとんど 通らない。リラクタが第１及び第２の鉄心の磁極部と対向している状態では、永 久磁石の一方の磁極から出た磁束は、第１の鉄心と、第３の鉄心及び磁気センサ とをそれぞれ通った後リラクタ及び第２の鉄心を経て永久磁石の他方の磁極に至 る経路で流れる。磁気センサの磁束変化量は永久磁石の着磁量を増加させること により大きくすることができ、また第１の鉄心の磁極部と第２の鉄心の磁極部と の間の間隔は小さく選定することができるので、磁気センサを通る磁束（磁束密 度）の回転角に対する変化率を大きくすることができる。従って点火時期の変動 を小さくすることができる。

【００１３】

【実施例】

図１は本考案の実施例の構造を示したもので、同図において１は磁性体からな る円筒状の回転体の外周にリラクタ２を設けた回転子である。回転子１を構成す る回転体としては、例えばフライホイール磁石回転子のカップ状のフライホイー ルを用いることができる。カップ状のフライホイールを用いる場合には、その周 壁部の一部を外側に打ち出すことによりリラクタ２を構成できる。リラクタ２の 周方向の長さは所定値に設定されている。

【００１４】 ３は図示しない内燃機関のクランクケース等に固定された信号発電子で、該信 号発電子３と回転子１とにより内燃機関点火装置用信号発生装置が構成されてい る。

【００１５】 信号発電子３は板状の永久磁石４と、第１及び第３の鉄心５及び８と、発電子 取付部７に一体に形成された第２の鉄心６と、磁気センサ９とにより構成されて いる。第１の鉄心５及び第３の鉄心８のそれぞれの一端は永久磁石４の一方の磁 極面（この例ではＮ極の磁極面）に接着により結合されており、第１の鉄心５の 他端はリラクタ２と小ギャップを介して対向する磁極部５１となっている。第２ の鉄心６と発電子取付部７とは鉄板により一体に形成されている。第２の鉄心６ はＬ字形に折り曲げられてその一端が永久磁石４の他方の磁極面（この例ではＳ 極の磁極面）に接着により結合され、該第２の鉄心の他端はリラクタ２と小ギヤ ップを介して対向する磁極部６１となっている。発電子取付部７には、信号発電 子３を図示しない機関のクランクケース等にねじ止め固定するための２個の取付 孔７ａ，８ｂが設けられている。

【００１６】 磁気センサ９は第１の鉄心５と第３の鉄心８との間に配置されている。この磁 気センサ９はホールＩＣからなり、その入力端子には図示しない電源より定電圧 の直流電圧が印加されていて、該ホールＩＣを通して流れる一方向の磁束に感応 してその出力端に電気信号を出力する。

【００１７】 リラクタ２が信号発電子の第１の鉄心５の磁極部５１及び第２の鉄心６の磁極 部６１と対向しない図２（Ａ）に示した状態では、永久磁石４によって生ずる磁 束は、図示破線矢印のように永久磁石４のＮ極→第１の鉄心５の側面→空間→第 ２の鉄心６の側面→永久磁石４のＳ極の経路及び永久磁石４のＮ極→第３の鉄心 ８の側面→空間→第２の鉄心６の側面→永久磁石４のＳ極の経路で漏洩磁束φr1 及びφr2として流れる。これらの漏洩磁束は磁気センサ９をほとんど通らないの で、該磁気センサの磁束φso（磁束密度Ｂso）はほとんど零である。

【００１８】 回転子１が図示の実線矢印方向に回転してリラクタ２が第１の鉄心５の磁極部 ５１及び第２の鉄心６の磁極部６１と対向する図２（Ｂ）に示した状態になると 、同図に破線矢印で示すように、永久磁石４のＮ極→第１の鉄心５→磁極部５１ →リラクタ２→磁極部６１→第２の鉄心６→永久磁石４のＳ極の経路で磁束φsb が流れるとともに、永久磁石４のＮ極→第３の鉄心８→磁気センサ９→第１の鉄 心５→磁極部５１→リラクタ２→磁極部６１→第２の鉄心６→永久磁石４のＳ極 の経路で磁束φsaが流れる。従って磁気センサ９にはこの磁束φsa（磁束密度Ｂ sa）が図示の矢印方向に流れることになる。この磁束φsaが流れる理由は次の通 りである。即ち、第１の鉄心５及び第３の鉄心８のそれぞれの一端は共に永久磁 石４の一方の磁極面（Ｎ極面）に結合されているが、磁束φsbが磁束φsaより大 きいため、永久磁石４の磁束φsbが通る部分の内部磁位降下が永久磁石４の磁束 φsaが通る部分の内部磁位降下より大きくなる。そのため磁気センサ９の両端間 に磁位差が生じ、該磁気センサ９に磁束φsaが流れることになる。

【００１９】 図３（Ａ）は、磁気センサ９が検出する磁束密度Ｂs が回転子１の回転角θの 変化に伴って変化する様子を示したものである。また図３（Ｂ）はこの磁束密度 の変化に応じて磁気センサ（ホールＩＣ）９から出力される電気信号の波形を示 したものである。

【００２０】 磁気センサ９を一方向に磁束が流れる間に磁束密度Ｂs が上昇して、回転子１ の回転角度位置θ1 において、該磁束密度Ｂs がホールＩＣの出力動作レベル＋ Ｂt に達すると磁気センサの出力が高レベル（Ｈ）となり、回転角度位置θ2 に おいて磁束密度Ｂs がホールＩＣの出力動作レベル＋Ｂt より小さくなると、磁 気センサの出力が低レベル（Ｌ）になる。高レベルの電気信号出力を点火回路の １次電流制御用半導体スイッチに点火信号として供給すると、回転角度位置θ1 において点火動作を行わせることができる。

【００２１】 リラクタ２が第１の鉄心５の磁極部５１及び第２の鉄心６の磁極部６１と対向 していない状態のときの磁気センサ９の磁束密度Ｂsoはほとんど零であるので、 永久磁石４の着磁量を大きくしてリラクタ２が第１及び第２の鉄心の磁極部５１ 及び６１と対向した状態における磁気センサ９の磁束密度Ｂsaを大きくすれば、 磁気センサ９の磁束密度の変化量Ｂsa−Ｂsoを大きくすることができる。また磁 極部５１と磁極部６１との間の間隔ｇ（図２参照）を小さく選定して、磁気セン サ９の磁束密度Ｂs がホールＩＣの出力動作レベル＋Ｂt 付近の値のときの磁束 密度Ｂs の回転角θに対する変化率を大きくすることができるので、点火角度位 置θ1 のばらつきを小さくすることができる。実験結果によれば、上記の構成を 採用することにより、ｇ＝４mmの場合でも信号発生装置が正常に作動することが 確認された。

【００２２】 上記の実施例においては、磁気センサ９をホールＩＣにより構成したが、磁気 センサとしてホール素子を用いてその出力側に必要に応じて増幅回路及び波形整 形回路を接続するようにしてもよい。

【００２３】 上記の実施例では、磁気センサの出力端に得られる高レベルの電気信号出力を 点火信号として、回転角度位置θ1 において点火を行わせるようにしたが、磁気 センサの出力端に波形反転回路を接続して、磁気センサの出力端に得られる低レ ベルの電気信号出力を波形反転回路により反転させ、該波形反転回路の出力端に 得られる高レベルの電気信号出力を点火回路の１次電流制御用半導体スイッチ４ に点火信号として供給することにより、回転角度位置θ2 において点火を行わせ ることもできる。

【００２４】 図４は本考案の他の実施例を示したものである。この実施例においては、永久 磁石４の着磁の方向を回転子１の周方向に向けた状態で該永久磁石を配置してい る。また第１の鉄心５及び第２の鉄心６をＩ字形に形成し、第３の鉄心８をＬ字 形に形成して、磁石４の一方の磁極面及び他方の磁極面にそれぞれ第１の鉄心５ の一端及び第２の鉄心６の一端を結合し、第３の鉄心８の一端を磁石４の一方の 磁極面に結合して、第１の鉄心５と第３の鉄心８との間に磁気センサ９を配置し ている。この実施例の動作は図１に示した実施例の動作と同様である。

【００２５】

【考案の効果】

以上のように、本考案によれば、リラクタにより生じさせられる磁気センサの 磁束密度の変化量及び回転角度に対する変化率を大きくすることができるので、 信号発電子と回転子との間の空隙のばらつきや、磁石の着磁量のばらつきによる 信号発生位置の変動幅を少なくすることができる。従って本考案の信号発生装置 を点火装置に用いることにより点火位置の変動を少なくすることができる。

【００２６】

【図面の簡単な説明】

【００２７】

【図１】本考案の実施例の要部の構造を示した斜視図で
ある。

【００２８】

【図２】本考案の実施例の要部を示したもので、（Ａ）
及び（Ｂ）はリラクタが信号発電子の磁極部と対向して
いない状態及び対向している状態における正面図であ
る。

【００２９】

【図３】（Ａ）は図１の実施例における磁気センサの磁
束密度の変化を示した線図、（Ｂ）は磁気センサの出力
信号の波形を示した線図である。

【００３０】

【図４】本考案の他の実施例の要部を示した正面図であ
る。

【００３１】

【図５】本考案で用いる点火回路の一例を示した接続図
である。

【００３２】

【図６】従来例の要部の構造を示した斜視図である。

【００３３】

【図７】従来例の要部を示したもので、（Ａ）及び
（Ｂ）はそれぞれリラクタが信号発電子の永久磁石及び
磁気センサと対向していない状態及び対向している状態
における正面図である。

【００３４】

【図８】（Ａ）は図６の従来例における磁気センサの磁
束密度の変化を示した線図、（Ｂ）は磁気センサの出力
信号の波形を示した線図である。

【００３５】

【符号の説明】

１ 回転子 ２ リラクタ ３ 信号発電子 ４ 永久磁石 ５ 第１の鉄心 ５１ 第１の鉄心の磁極部 ６ 第２の鉄心 ６１ 第２の鉄心の磁極部 ８ 第３の鉄心 ９ 磁気センサ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 リラクタを備えた回転子と、前記リラク
   タにより生じさせられる磁束変化に応じて信号を出力す
   る信号発電子とを備えた内燃機関点火装置用信号発生装
   置において、 前記信号発電子は、永久磁石と、前記永久磁石の一方の
   磁極面及び他方の磁極面にそれぞれ一端が結合された第
   １及び第２の鉄心と、前記永久磁石の一方の磁極面に一
   端が結合された第３の鉄心と、前記第１の鉄心と第３の
   鉄心との間に配置された磁気センサとを具備し、 前記第１の鉄心の他端及び第２の鉄心の他端が前記回転
   子に対向する磁極部となっていることを特徴とする内燃
   機関点火装置用信号発生装置。