JPH07113357B2 - 磁石発電機式内燃機関用無接点点火装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電源バツテリの充電用電圧を発生するための
磁石式三相交流発電機を有する内燃機関に用いられる無
接点点火装置の改良に関し、特に、２サイクル内燃機関
の逆転の持続を防止し、かつ、２サイクル及び４サイク
ル内燃機関の始動時及び停止時における、いわゆる逆転
ケツチン現象を防止するための構成を有する磁石発電機
式内燃機関用無接点点火装置に関する。以下の記載にお
いては、内燃機関をエンジンと略称する。

（従来の技術） 従来、エンジンにより駆動される磁石発電機を、点火用
高電圧発生回路の電源として、もしくは、それと併せ
て、電源バツテリ充電電圧供給用電源として用いるエン
ジンの無接点点火装置は、一般的に、第２図に示したよ
うに、エンジンの基準回転角度位置を検出するタイミン
グセンサより、それぞれ遅れ固定点火角度θ_Ｌ及び進み
固定点火角度θ_Ｈにおいて発生する遅れ固定点火角度信
号v_SL及び進み固定点火角度信号v_SHを基準点火時期信号
として用い、これらの基準点火時期信号を点火時期制御
回路への入力信号として供給し、点火時期制御回路で
は、それを基準として点火進角演算を行い、その出力信
号を点火制御用信号として点火用高電圧発生回路に送給
するように構成されている。通常、エンジンの始動時に
は、点火時期制御回路からの点火制御用信号は、遅れ固
定点火角度θ_Ｌにおいて出力され、また、遅れ固定点火
角度θ_Ｌと進み固定点火角度θ_Ｈとの間の角度は、所要
の設定された点火時期の進角角度幅とほぼ一致させてあ
る。

２サイクルエンジンの逆転の持続を防止し、また、２サ
イクル及び４サイクルエンジンの始動時及び停止時にお
ける逆転時の点火による、いわゆるケツチン現象を防止
するため、エンジンの逆転時の点火防止機能が必要にな
る場合がある。

それに関連した従来技術として、単相交流磁石発電機の
中に設けられた点火専用電源コイルを有するエンジンの
無接点点火装置については、特開昭59−134378号に開示
された装置が公知である。また、点火専用電源コイルは
有せず、三相交流磁石発電機をバツテリ充電専用電源と
し、そのバツテリを電源として使用する従来技術の無接
点点火装置については、特願昭61−38637号（昭和60年
２月24日出願）に開示されたように、三相交流磁石発電
機（以下交流磁石発電機をACGと略称する）の三相コイ
ルの中の二つの相の出力を利用し、エンジンの正転時と
逆転時とではそれら二つの相の電圧位相の発生順序が逆
転することを利用し、逆転検出回路よりのエンジン逆転
時の出力信号によりタイミングセンサの出力信号を無効
にすることにより高電圧発生回路の付勢を防止して逆転
防止を計る無接点点火装置がある。しなしながら、この
無接点点火装置は、２サイクルエンジンの逆転の持続の
防止の目的に対しては有効であるが、他方の逆転ケツチ
ン現象の防止の目的については、エンジンの始動時の逆
転時の逆転検出が適確に行われないため、逆転時の点火
が発生し逆転ケツチンが起きる可能性があるという不都
合がある。更に、三相交流磁石発電機によつて充電され
るバツテリを電源として使用する、別の従来技術のCDI
形無接点点火装置としては、三相ACGの一つの相の検出
後の波形整形信号とタイミングセンサを有効極性出力信
号との論理積動作を行うAND回路を用いて逆転時の点火
を抑止する無接点点火装置である。

ここで、ACGが発生し整流された直流出力電圧がバツテ
リ端子電圧に達しないエンジン回転速度では、ACGの相
検出出力信号はACGの無負荷電圧と同相であるが、エン
ジン回転速度が上昇し、ACGの無負荷整流出力電圧がバ
ツテリ端子電圧以上になるとバツテリ充電電流が流れ、
その後バツテリ端子電圧が設定値以上になると短絡制御
式レギユレータが動作し、ACG出力が短略されるのでACG
発生電圧の位相はその無負荷電圧の位相より電気角で 遅れることになる。そのため、上記の別の従来技術のCD
I形無接点点火装置においては、上記のようなレギユレ
ータの動作時には、エンジンの正転時の全回転速度範囲
に亘り前記のAND回路のAND動作が可能となる角度範囲が
局限され、従つてエンジンの点火進角角度範囲が制限さ
れるという不利がある。

（発明が克服しようとする不都合な点） 本発明は、従来技術の装置の上記の不都合な点を克服す
ることを意図してなされたものである。かくして、本発
明は、２サイクルエンジンの逆転の持続を防止し、かつ
エンジン始動時又は停止時の逆転ケツチンの生起を防止
する目的を確実に達成するとともに、上記のようなエン
ジンの点火進角角度範囲が制限されるという不都合を除
去するために、三相ACGの１つの相の検出出力と、エン
ジンの正転時にそれより電気角で 位相が遅れる他の一つの相の検出出力とを使用し、エン
ジンの正転時には、それらの２つの相の検出出力信号波
形がオーバラツプし、逆転時にはそれらの信号波形がオ
ーバラツプしないことを利用し、前記のAND回路へ供給
される相検出信号として、正転時には上記の２つの相の
検出出力信号のOR出力信号を入力し、逆転時には１つの
相の検出出力信号のみを入力するようにして、正転時に
おいてのみ、前記のAND回路における、タイミングセン
サよりの有効極性出力信号とのAND動作が可能となる範
囲を広くして所要の点火進角角度の設定可能範囲を拡大
し、それと同時に、逆転時にはAND回路のAND動作不能条
件を満たして点火を確実に防止する磁石発電機式内燃機
関用無接点点火装置を提供することを目的とする。

（不都合な点を克服するための手段） 第１図は、本発明による無接点点火装置の構成を示す電
気回路であつて、第１図において、三相ACG1により発生
されレギユレータ付整流回路２を経由した整流出力はバ
ルテル３を充電する。点火用高電圧発生回路40は、バツ
テリ３より給電され、点火時期制御回路11の出力信号に
より駆動されて点火用高電圧を発生する。三相ACG1の二
つの相巻線1_a,1_bよりの相検出出力信号v_a1,v_a2は波形整
形回路60で波形整形後、OR回路70に送られOR出力信号v_C
を発生する。三相ACGの回転子に設けた誘導子1_iと関連
したタイミングセンサ16が発生する出力電圧信号v_Sと前
記OR出力信号v_CとはAND回路50に送られる。AND回路50は
両入力信号に対しAND操作を行い、それにより発生する
出力信号を点火時期制御回路11の点火動作付勢信号とし
て送給する。

（作用） 第3A図及び第3B図は動作信号波形図であつて、それらに
示したように、二つの相検出出力信号v_a1,v_a2の波形整
形信号v_b1,v_b2は、エンジンの正転時にはオーバラツプ
したOR出力信号v_Cを発生し、エンジンの逆転時には一方
の波形整形信号v_b1の発生期間のみ生成するOR出力信号v
_Cを発生する。

他方、AND回路50の動作に対し有効なタイミングセンサ
出力信号は負信号であつて、エンジン正転時にはタイミ
ングセンサの負出力信号v_SLであり、その逆転時にはタ
イミングセンサの負出力信号v_SHである。かくして、ACG
1の発生電圧によるバツテリ３の充電の開始の前後を通
じ、エンジンの正転時には、タイミングセンサの負出力
信号v_SLは、広い角度範囲に亘り、OR出力信号v_CとのAND
動作が可能になり、エンジンの逆転時には、タイミング
センサの負出力信号v_SHは、終始、OR出力信号v_CとのAND
動作不能な角度範囲内に置かれる。

（実施例） 本発明の実施例を、第１図、第3A図及び第3B図を参照し
て以下に説明する。

第１図は、本発明の実施例である磁石発電機式内燃機関
用無接点点火装置の全体的構成を示している。第１図に
おいて、１は三相配電コイル1_a,1_b,1_cを有するACGであ
り、1_iはエンジンのクランクの回転と同期した回転部分
に取り付けた誘導子である。ACGの三相交流出力は、レ
ギユレータ付整流回路２に送られ、その整流出力により
バツテリ３を充電する。４は、バツテリ３と並列に接続
されたランプ等の電気負荷である。40は点火用高電圧発
生回路であり、DC−DCコンバータ５、点火用コンデンサ
６、点火用SCR7、ダイオード10及び点火コイル８を含
む。９は点火プラグを示す。

11は、点火用高電圧発生回路40を駆動するために、点火
用SCR7のゲートにその出力が接続された点火時期制御回
路である。

60は波形整形回路であり、ACG1の１つの相の検出主力信
号v_a1と、それに対し、エンジンの正転時に電気角で 位相が遅れた他の１つの相の検出出力信号v_a2とを入力
し、それぞれ比較増幅器22及び21により波形整形して波
形整形出力信号v_b1及びv_b2を出力する。70は、SCR25とS
CR25のカソードに接続された抵抗32とを含むOR回路であ
り、SCR25のアノードにはそれぞれダイオード24及び23
を経て波形整形出力信号v_b1及びv_b2が入力信号として印
加され、SCR25が波形整形出力信号v_b1の立上りによつて
トリガされてオン状態になつたとき抵抗32の両端面に両
入力信号のOR出力信号v_Cを発生するように構成されてい
る。

抵抗12、コンデンサ13及びツエナダイオード14より成る
回路は、点火時期制御回路11及び波形整形回路60に対し
安定したバイアス電圧を供給するための定電圧電源回路
である。

16はエンジンの基準回転角度を表わす固定点火角度信号
v_Sを出力するタイミングセンサであり、その出力信号に
は、互いに極性が異なる進み固定点火角度信号v_SHと遅
れ点火角度信号v_SLとが含まれている。

50はAND回路であり、NPNトランジスタ17及び逆並列ダイ
オード20、PNPトランジスタ18、抵抗19により構成され
ている。AND回路には、タイミングセンサよりの固定点
火角度信号v_SとOR出力信号v_Cとが入力信号として送ら
れ、それより生じる両入力信号のAND出力信号を点火時
期制御回路11に対し付勢信号として供給するように接続
されている。

以下、本発明装置の動作を、第１図、第3A図及び第3B図
を参照して説明する。

最初に、エンジンの正転時について、第3A図を参照して
説明する。この場合は、比較増幅器22の出力信号v_b1を
抵抗30,31,32で分圧してSCR25のゲートに送つてそれを
トリガし、v_b1の立上りにて、ダイオード24→SCR25→PN
Pトランジスタ18のエミツタ→ベースの経路を経て電流
を流す。v_b2はv_b1に対し電気角で 位相が遅れており、 だけオーバーラツプしているため、SCR25の保持電流以
上の電流を流せるように抵抗29の抵抗値を設定しておけ
ば、v_b1が立ち下つた後もSCR25はON状態を続け、v_b2が
立ち下るまで、ダイオード23→SCR25→PNPトランジスタ
18のエミツタ→ベースの経路でPNPトランジスタ18にベ
ース電流を供給し続ける。そのため、PNPトランジスタ1
8のベース電流波形幅、すなわち、抵抗32の両端間電圧v
_Cの波形の幅は電気角で となる。PNPトランジスタ18にベース電流が供給されて
いる間にタイミングセンサ16の出力信号の負半波が立ち
上れば、その立上り期間中PNPトランジスタ18のエミツ
タ→コレクタ→抵抗19→NPNトランジスト17のベース→
エミツタ→タイミングセンサ16の経路を経てNPNトラン
ジスタ17にベース電流を供給するのでNPNトランジスタ1
7はONとなり、タイミングセンサ16の出力信号の負半波
は、タイミングセンサ16→点火時期制御回路11→NPNト
ランジスタ17のコレクタ→エミツタの経路を通つて点火
時期制御回路11に供給され、点火時期制御回路11の出力
信号により点火用SCR7をトリガする。それにより、点火
用コンデンサ６の充電電荷を、コンデンサ６→SCR7→点
火コイル８の１次コイルの経路を経て放電させ、点火コ
イル８の２次コイルに高電圧を発生させ点火プラグ９に
飛火させる。

エンジンの実際の運転時においては、ACG1がバツテリの
充電を開始した後は、レギユレイタによるACG1の出力の
短絡制御により、第3A図の下半分に示したようにACG1の
二つの相の出力は電気角で 位相が遅れる。従つて、第3A図に示したように、バツテ
リの充電開始の前後を通じ、エンジンの全回転速度範囲
に亘り、AND回路40のAND動作可能範囲は電気角で となる。

次に、エンジンの逆転時について第3B図を参照して説明
する。このときは、ACG1の出力の位相が反転するので、
v_b1の位相がv_b2の位相より 遅れるため、SCR25がONしている期間は、v_b1が立ち上つ
てよりそれが立ち下るまでである。従つて、第3B図から
わかるように、AND動作の可能範囲及び不能範囲は、互
いに等しく電気角でπとなる。

エンジンの実際の運転時には、前述のように、ACG1のバ
ツテリ充電開始後における相出力の位相遅れにより、逆
転時において全回転速度範囲に亘りAND動作が不能とな
る範囲は電気角で となる。

以上説明したように、エンジンの正転時には、タイミン
グセンサ16の出力信号の負半波が正転時の全回転速度範
囲に亘りAND動作が可能となる範囲 以内に入るように、逆転時には、タイミングセンサ16の
出力信号の負半波が逆転時の全回転速度範囲に亘りAND
動作が不能となる範囲 以内に入るように、予めタイミングセンサ16の出力信号
とACG1の出力との位相関係を設定しておけば、エンジン
の全回転速度範囲に亘り、正転時における点火進角角度
幅設定のための余裕を与え、かつ逆転時の点火防止の目
的を達成することができる。

なお、本発明装置を、バツテリCDIの例について説明し
たが、イグナイタ方式に対しても適用可能であることは
明らかである。

（発明の効果） 一般に、タイミングセンサの出力信号と他のエンジン回
転と同期して発生する信号との間のAND動作を行ない、
エンジン逆転時の点火を防止する方式では、タイミング
センサ出力信号は正転時と逆転時とで極性が反転するの
みで、タイミングセンサ出力信号の正負半波間の角度は
不変であり、また、このタイミングセンサ出力信号の正
負半波間の角度は、第２図について説明したように、所
要の点火時期の進角角度幅とほぼ一致させてあり、任意
に選定することができないため、要求される点火時期の
進角角度幅によつては、エンジン逆転時の点火防止機能
を持たせることができなくなるという不都合がある。

本発明は、上記の不都合を克服する効果を奏するもので
ある。すなわち、タイミングセンサの出力信号とAND動
作を行わせるための信号の角度幅を正転時に限り広げる
ように構成することにより、上記のように所要の点火時
期の進角角度幅の設定に対し十分な余裕を与え、かつ逆
転時の点火を確実に防止することを可能にするというす
ぐれた効果を与える。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による磁石発電機式内燃機関用無接点
点火装置の全体的構成を示す電気回路図である。 第２図は、一般の磁石発電機式内燃機関用無接点点火装
置の点火進角特性と、タイミングセンサよりの出力信号
である進み及び遅れ固定点火角度信号との関係を示す特
性図である。 第3A図は、第１図図示の本発明による磁石発電機式内燃
機関用無接点点火装置のエンジン正転時における各部電
気信号波形図であり、第3B図は、同じくエンジン逆転時
における各部電気信号波形図である。 （符号の説明） １……３相多極磁石発電機（ACG）、 1_a,1_b,1_c……各相発電コイル、 1_i……誘導子、 ２……レギユレータ付整流回路、 ３……バツテリ、 ４……電気負荷、 ５……DC−DCコンバータ、 11……点火時期制御回路、 16……タイミングセンサ、 25……SCR、 32……抵抗、 40……点火用高電圧発生回路、 50……AND回路、 60……波形整形回路、 70……OR回路、 v_a1,v_a2……二つの相の相検出出力信号、 v_b1,v_b2……二つの相の相検出出力信号の波形整形出力
信号、 v_C……OR出力信号、 v_S……タイミングセンサ16よりの出力電圧信号である固
定点火角度信号、 v_SH……進み固定点火角度信号、 v_SL……遅れ固定点火角度信号。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関により駆動される三相磁石発電
   機、該三相磁石発電機の三相発電コイルより発生する交
   流電圧の整流出力により充電される電源バツテリ、前記
   電源バツテリより給電され点火用高電圧を発生する高電
   圧発生回路、前記点火用高電圧発生回路を駆動し点火用
   高電圧を発生させるための駆動信号を出力する点火時期
   制御回路、及び前記内燃機関のクランクの基準回転角度
   位置を検出しそれを表わす固定点火角度信号を出力する
   タイミングセンサを含む磁石発電機式内燃機関用無接点
   点火装置において、前記三相磁石発電機の１つの相の検
   出出力信号と前記内燃機関の正転時に前記１つの相より
   電気角で 位相の遅れた他の１つの相の検出出力信号とを入力して
   それぞれ波形整形し、それらの波形整形信号を出力する
   波形整形回路、該２つの相の検出出力信号の波形整形信
   号を入力し、両入力信号に対しOR動作を行つてOR出力信
   号を発生するOR回路、及び前記タイミングセンサより出
   力する固定点火角度信号と前記OR回路よりのOR出力信号
   とを入力し、両入力信号に対しAND動作を行つてAND出力
   信号を発生し、該AND出力信号を前記点火時期制御回路
   に対し付勢信号として供給するように構成されたAND回
   路を包含することを特徴とする磁石発電機式内燃機関用
   無接点点火装置。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載の装置におい
   て、前記OR回路は、SCRと該SCRのカソードに接続された
   抵抗との組合せより成り、該SCRのアノードには、前記
   波形整形回路の出力する前記２つの相の検出出力信号の
   波形整形信号を印加し、かつ、該SCRのゲートには、前
   記内燃機関の正転時において進み位相にある前記１つの
   相の検出出力信号の波形整形信号の分圧信号を、該SCR
   のトリガ信号として、印加するように構成されたことを
   特徴とする磁石発電機式内燃機関用無接点点火装置。