JPS6231671Y2

JPS6231671Y2 -

Info

Publication number: JPS6231671Y2
Application number: JP6667482U
Authority: JP
Priority date: 1982-05-10
Filing date: 1982-05-10
Publication date: 1987-08-13
Also published as: JPS58169161U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、トランジスタスイツチを用いた電流
しや断形の内燃機関用点火装置に関するものであ
る。

電流しや断形の内燃機関用点火装置は、コイル
に流しておいた電流を点火位置でしや断すること
により該コイルに誘起させた高電圧を更に昇圧し
て点火用の高電圧を得るもので、無接点式の電流
しや断形点火装置では、コイルの電流を制御する
スイツチとしてトランジスタスイツチが多く用い
られている。第１図はトランジスタスイツチを用
いた従来の内燃機関用点火装置を示したもので、
同図において１は１次コイル１ａ及び２次コイル
１ｂを有する点火コイル、２は図示しない機関の
気筒に取付けられて２次コイル１ｂの両端に接続
された点火プラグである。点火コイル１は機関に
より駆動される磁石発電機内に配置され、機関の
回転に同期して１次コイル１ａに交流電圧が誘起
するようになつている。即ちこの例では１次コイ
ル１ａが点火電源コイルを兼ねている。３は点火
コイルの１次電流を制御する１次電流制御回路
で、この制御回路は、点火電源コイル（１次コイ
ル１ａ）の一方の半サイクルの出力でベース電流
が与えられて導通する主電流制御用トランジスタ
スイツチ回路４と、機関の点火位置で主電流制御
用トランジスタスイツチ回路をしや断状態にする
ように制御するしや断制御回路５とからなつてい
る。

更に詳細に説明すると、主電流制御用トランジ
スタスイツチ回路４は、エミツタを接地した
NPNトランジスタスイツチ４０１を備え、この
トランジスタ４０１のコレクタはアノードが１次
コイル１ａの非接地側端子に接続されたダイオー
ド４０２のカソードに接続されている。またトラ
ンジスタ４０１のベースは抵抗４０３を通して１
次コイル１ａの非接地側端子に接続され、トラン
ジスタ４０１のベースエミツタ間にはアノードを
エミツタ側にしてダイオード４０４が並列接続さ
れている。

しや断制御回路５は、導通した際にトランジス
タ４０１のベース電流を該トランジスタから側路
するしや断制御用半導体スイツチとしてのトラン
ジスタ５０１を備え、このトランジスタ５０１の
コレクタ及びエミツタはそれぞれトランジスタ４
０１のベース及びエミツタに接続されている。ト
ランジスタ５０１のベースは抵抗５０２の一端に
接続され、抵抗５０２の他端とトランジスタ５０
１のエミツタ（接地）との間には点火位置決定用
のコンデンサ５０３が接続されている。抵抗５０
２とコンデンサ５０３との接続点には、ダイオー
ド５０４のカソードが接続され、ダイオード５０
４のアノードは、エミツタを接地したトランジス
タ５０５のコレクタに接続されている。トランジ
スタ５０５は、導通した際にしや断制御用半導体
スイツチ（トランジス５０１）への導通信号を側
路する導通信号側路用トランジスタスイツチを構
成するもので、このトランジスタ５０５のコレク
タは抵抗５０６を通して１次コイル１ａの非接地
側端子に接続されている。１次コイル１ａの非接
地側端子にはまた抵抗５０７を通してコンデンサ
５０８の一端が接続され、コンデンサ５０８の他
端と接地間にアノードを接地したダイオード５０
９が並列接続されている。トランジスタ５０１〜
ダイオード５０９の各部品によりしや断制御回路
５が構成されている。

上記点火コイル１が配置される従来の磁石発電
機は、第２図に示したように、カツプ状に形成さ
れた鉄製のフライホイール７の内周に４個の永久
磁石８ａ〜８ｄを固着した４極のフライホイール
磁石回転子９を備え、この磁石回転子は図示しな
い機関の回転軸に取付けられている。また固定子
側には両端に磁極部１０ａ，１０ａを有する略Ｉ
字形の鉄心１０が設けられ、この鉄心１０に点火
コイル１が巻回されている。固定子側にはまた上
記鉄心１０と同形の鉄心１１が設けられ、この鉄
心にはバツテリの充電やランプ負荷の駆動等に用
いる発電コイル１２が巻回されている。

上記従来の内燃機関用点火装置において機関が
回転すると、１次コイル１ａに鎖交する磁束φは
機関の回転角θに対して第３図Ａに示すように変
化し、これにより１次コイル１ａに同図Ｂに示す
ような電圧Veが誘起する。１次コイル１ａに図
示の破線矢印方向の半サイクル（以下この半サイ
クルを負の半サイクルとする。）の電圧が誘起す
ると、ダイオード５０９及び抵抗５０７を通して
コンデンサ５０８が図示の極性に充電され、負の
半サイクルの電圧がピーク値を過ぎるとこのコン
デンサ５０８がトランジスタ５０５のベース、エ
ミツタ→１次コイル１ａ→抵抗５０７→コンデン
サ５０８の経路で放電し始める。この放電電流は
１次コイル１ａに図示の実線矢印方向の正の半サ
イクルの電圧が誘起した後も流れ続ける。コンデ
ンサ５０８の放電が持続している間はトランジス
タ５０５が導通状態にあるため、トランジスタ５
０１にベース電流が与えられず、このトランジス
タ５０１はしや断状態にある。したがつて１次コ
イル１ａに正の半サイクルの電圧が誘起すると抵
抗４０３を通してトランジスタ４０１にベース電
流が流れ、このトランジスタが導通状態になつて
１次コイル１ａからダイオード４０２及びトラン
ジスタ４０１を通して大きな電流が流れる。前記
コンデンサ５０８の放電時定数は、機関の低速時
にトランジスタ４０１のコレクタ電流が略ピーク
値に達したときにコンデンサ５０８の放電電流が
零になるように設定されており、コンデンサ５０
８の放電電流が零になるとトランジスタ５０５が
しや断する。トランジスタ５０５がしや断すると
１次コイル１ａから抵抗５０６、ダイオード５０
４及び抵抗５０１を通してトランジスタ５０１に
ベース電流が流れるためトランジスタ５０１が導
通状態になる。トランジスタ５０１が導通すると
トランジスタ４０１にベース電流が供給されなく
なるためこのトランジスタ４０１がしや断状態に
なり、１次コイル１ａを流れていた電流がしや断
される。この電流のしや断は極めて短時間で行な
われるため、１次コイル１ａには高い電圧が誘起
し、この電圧が更に昇圧されて２次コイル１ｂに
点火用の高電圧が誘起する。この電圧により点火
プラグ２に火花放電が生じ、機関が点火される。
１次コイル１ａに誘起する電圧は、機関の回転数
（rpm）の上昇に伴つて増大し、回転数がN₀，N₁
及びN₂（N₀＜N₁＜N₂）のときの１次コイル１ａの
負の半サイクルの誘起電圧は例えば第３図に符号
N₀，N₁及びN₂を付して示したようになる。この
ように１次コイル１ａの負の半サイクルの電圧が
回転数の上昇に伴つて増大していくため、コンデ
ンサ５０８の充電電圧も機関の回転数の上昇に伴
つて高くなつていく。したがつて機関の回転数の
増大に伴つて、コンデンサ５０８の放電が終了す
る位置（点火位置）が遅れていくことになり、機
関の点火位置θ_iの回転数Ｎに対する特性は第４
図に示すようになる。即ち点火位置は高速領域で
次第に遅れる傾向になり、ついには或回転数Ns
で失火することになる。

上記のように、第１図に示した点火装置は、機
関の高速時に点火位置が遅れるため、高速時に点
火位置を進める必要がある場合には適用できなか
つた。また上記の点火装置では、点火電源コイル
に正の半サイクルの電圧が誘起する毎に点火動作
が行なわれるため、磁石発電機が第２図に示した
ように４極に構成されていると１回転当り２回点
火が行なわれることになり、機関の点火位置以外
の位置で点火が行なわれて機関に悪影響を及ぼす
欠点があつた。

本考案の目的は、４極の磁石発電機を用いても
１回転当り１回の点火動作を行なわせることがで
き、また中高速領域で点火位置を進角させること
ができるようにした内燃機関用点火装置を提供す
ることにある。

本考案は、４極の磁石回転子を有する磁石発電
機内に設けられた点火電源コイルと、前記点火電
源コイルに対して並列に接続され前記点火電源コ
イルの一方の半サイクルの出力でベース電流が与
えられて導通する主電流制御用トランジスタスイ
ツチ回路と、前記点火電源コイルの前記一方の半
サイクルの出力で導通信号が与えられて導通し導
通した際に前記主電流制御用トランジスタスイツ
チ回路へのベース電流を該主電流制御用トランジ
スタスイツチ回路から側路するしや断制御用半導
体スイツチと、前記点火電源コイルの他方の半サ
イクルの出力で充電されるコンデンサと、前記コ
ンデンサの放電電流をベース電流として導通し導
通した際に前記しや断制御用半導体スイツチへの
導通信号を該半導体スイツチから側路するように
設けられた導通信号側路用トランジスタスイツチ
とを備え、前記主電流制御用トランジスタスイツ
チ回路のしや断により前記点火電源コイルに誘起
した高い電圧を昇圧して点火用の高電圧を得る内
燃機関用点火装置において、前記主電流制御用ト
ランジスタスイツチ回路の両端の電圧が設定値に
達したときに導通して前記コンデンサを放電させ
るコンデンサ放電用半導体スイツチ回路を設け、
前記磁石回転子の４個の磁極のうち隣接する２個
の磁極は永久磁石により、また他の２個の磁極は
着磁されていない磁性体により構成したことを特
徴とする。

以下第５図乃至第８図を参照して本考案をその
実施例とともに詳細に説明する。

第５図は本考案の一実施例を示したもので、第
１図の各部と同等の部分には同一の符号を付して
ある。第５図において第１図の例と相違する点
は、主電流制御用トランジスタスイツチ４の両端
の電圧が設定値に達したときに導通してコンデン
サ５０８を放電させるコンデンサ放電用半導体ス
イツチ回路６を設けた点である。このスイツチ回
路６は、トランジスタ６０１と、ダイオード６０
２と抵抗６０３と可変抵抗器６０４とからなり、
トランジスタ６０１はそのコレクタがコンデンサ
５０８とダイオード５０９との接続点に、またエ
ミツタが接地にそれぞれ接続されている。またダ
イオード６０２はそのアノードが１次コイル１ａ
の非接地側端子に接続され、このダイオード６０
２のカソードと接地間に抵抗６０３と可変抵抗器
６０４との直列回路が接続されている。そして抵
抗６０３と可変抵抗器６０４との接続点にトラン
ジスタ６０１のベースが接続されている。ダイオ
ード６０２、抵抗６０３及び可変抵抗器６０４の
直列回路は、主電流制御用トランジスタスイツチ
４のダイオード４０２及びトランジスタ４０１の
直列回路の両端の電圧（トランジスタスイツチ４
の両端の電圧）を検出するもので、機関の回転数
が設定値に達してトランジスタスイツチ４の両端
の電圧が設定値に達したときにトランジスタ６０
１に所定のベース電流が流れてこのトランジスタ
６０１が導通状態になるようになつている。

また本考案においては、第６図に示すように、
点火電源コイルが配置される磁石発電機の４極の
磁石回転子９の磁極の半数が模擬磁石により構成
される。すなわち、磁石回転子９の磁極のうち、
隣り合う２個の磁極は永久磁石８ａ及び８ｂから
なり、これらの磁石は内周側に異なる極性の磁極
が現われるように径方向に着磁されている。また
磁石回転子９の他の隣り合う２個の磁極は、着磁
されていない強磁性体（通常は鉄）からなる模擬
磁石８′ｃ及び８′ｄにより構成されている。磁石
８ａ，８ｂ及び模擬磁石８′ｃ，８′ｄはフライホ
イール７の内周に90゜の等角度間隔をもつて配置
され、第６図において紙面の手前に位置するフラ
イホイール７の底壁の中央に設けられたボス部７
ａが機関の回転軸に嵌着されて、磁石回転子９が
機関に装着されるようになつている。固定子側は
第２図に示した例と同様に構成され、鉄心１０及
び１１の極間隔は回転子９の極間隔に等しく設定
されている。鉄心１０及び１１は、機関のケース
やカバー等に設けられた固定子台板にビス等によ
り固着されている。

磁石発電機を第６図のように構成すると、点火
コイル１の１次コイル１ａに鎖交する磁束φは機
関の回転角（回転方向は第６図に示した矢印の方
向とする。）θに対して第７図Ａに示すように変
化し、第６図のように鉄心１０の磁極部１０ａ，
１０ａに磁石８ａ，８ｂが対向したときに磁束φ
が最大になる。また模擬磁石８′ｃ，８′ｄが磁極
部１０ａ，１０ａに対向する間１次コイル１ａに
鎖交する磁束は零になる。更に、磁極部１０ａ，
１０ａの一方に磁石が、他方に模擬磁石がそれぞ
れ対向しているときに１次コイル１ａに鎖交する
磁束のピーク値は前記磁束φの最大値の略1/2程
度になる。この磁束変化により、１次コイル１ａ
は、第７図Ｂに示すように、角度θ_０で波高値の
比較的小さい負方向電圧V₁を発生し、次いで角
度θ_３で波高値の大きい正方向電圧V₁を発生す
る。１次コイル１ａはまた角度θ_５で波高値の大
きい負方向電圧V₂を出力し、角度θ_７で波高値
が比較的小さい正方向電圧V₂を出力する。

今角度θ_０において１次コイル１ａに負方向
（第５図の破線矢印方向）電圧V₁が発生すると、
ダイオード５０９及び抵抗５０７を通してコンデ
ンサ５０８が図示の極性に充電される。尚このコ
ンデンサ５０８の端子電圧の波形は第７図Ｅに示
す通りである。角度θ_２で電圧V₁がピーク値を
過ぎると、コンデンサ５０８はトランジスタ５０
５のベースエミツタと１次コイル１ａと抵抗５０
７とを通して略一定の時定数で放電し始める。こ
の放電によりトランジスタ５０５にベース電流が
与えられるためこのトランジスタ５０５が導通
し、トランジスタ５０１へのベース電流の供給を
阻止してトランジスタ５０１をしや断状態に保持
する。この状態は、角度θ_３において１次コイル
１ａに正方向電圧V₁が誘起した後も持続してい
る。したがつて角度θ_３において電圧V₁が誘起
すると、トランジスタ４０１にベース電流が流れ
てこのトランジスタ４０１が導通し、１次コイル
１ａに大きな電流が流れる。機関の回転数Ｎが設
定値N₀以下の領域では、電圧V₁で充電されたコ
ンデンサ５０８の放電がトランジスタ４０１のコ
レクタ電流がピーク値に達する角度θ_４の付近の
位置θ_i0で終了するように設定されている。した
がつてこの領域では角度θ_i0でトランジスタ５０
５がしや断状態になり、トランジスタ５０１が導
通状態になる。これによりトランジスタ４０１が
しや断状態になり、１次コイル１ａを流れていた
電流がしや断されて点火動作が行なわれる。コン
デンサ５０８の充電電圧は、機関の回転数Ｎの上
昇に伴つて増大していくため、回転数がN₀を超
えると、コンデンサ５０８の放電終了位置は遅れ
ていく。したがつて機関の低速領域では点火位置
θｉは機関の回転数の上昇に伴つて第８図に示す
ように僅かに遅れていく。機関の回転数が設定値
N₁（＞N₀）に達すると、１次コイル１ａの出力の
増大に伴なうトランジスタ４０１のコレクタ電流
の増大により、ダイオード４０２の両端の電圧降
下とトランジスタ４０１のコレクタエミツタ間の
電圧降下とが高くなり、コンデンサ５０８の放電
が終了する前の角度θ_i1でトランジスタ６０１に
十分なベース電流が流れるようになる。これによ
りトランジスタ６０１が導通し、コンデンサ５０
８の電荷を強制的に放電させてトランジスタ５０
５をしや断させる。したがつて回転数がN₁に達
するとトランジスタ６０１が導通する位置で点火
動作が行なわれるようになる。ダイオード４０２
の順方向電圧及びトランジスタ４０１のコレクタ
エミツタ間電圧はトランジスタ４０１のコレクタ
電流値によりほぼ決定されるため、トランジスタ
４０１がしや断する電流値はほぼ一定となる。ま
たダイオード４０２の順方向電圧とトランジスタ
４０１のコレクタエミツタ間電圧との和がトラン
ジスタ６０１に所定のベース電流を流すレベルに
達する位置は機関の回転数の上昇に伴なう１次コ
イル１ａの出力の増大に伴つて進むため、回転数
がN₁を超える中高速領域では、点火位置θｉが
第８図に示すように進んでいく。尚第８図におい
てTDCは機関の上死点を示している。このよう
にして、本考案によれば、機関の中高速回転領域
で、回転数Ｎの上昇に伴つて点火位置θｉが進角
する特性が得られる。

また本考案の装置によると、以下に示す理由
で、回転子９の１回転当り１回の点火動作を行な
わせることができる。即ち、機関の所定の点火位
置で点火動作が行なわれた後、角度θ_５で１次コ
イル１ａに負方向電圧V₂を発生すると、コンデ
ンサ５０８が再び充電されるが、この電圧V₂の
波高値V₂mは、角度θ_０で発生する電圧V₁の波
高値V₁mより十分大きいため、この電圧V₂で充
電されたコンデンサ５０８の放電は、角度θ_７〜
θ_９のトランジスタ４０１が導通する区間におい
ても持続している。したがつてトランジスタ５０
５は、トランジスタ４０１が導通するθ_７〜θ_９
の全区間導通状態を維持し、トランジスタ４０１
がしや断状態になるのを阻止してこの区間で点火
動作が行なわれるのを防止する。またθ_７〜θ_９
の区間で１次コイル１ａに発生する正方向電圧
V₂はその波高値が小さいため、この区間でトラ
ンジスタ４０１に流れるコレクタ電流は小さい値
となり、したがつてダイオード４０２の順方向電
圧降下とトランジスタ４０１のコレクタエミツタ
間電圧との和は、トランジスタ６０１をトリガす
るレベルに達しない。そのため、機関の中高速領
域においても、θ_７〜θ_９の区間で点火動作が行
なわれることはなく、常に１回転当り１回の点火
動作が行なわれる。尚第７図Ｃは回転数がN₀，
N₁及びN₂（N₀＜N₁＜N₂）の場合に１次コイル１ａ
に流れる電流の波形を回転角θに対して示し、第
７図Ｄはトランジスタ５０５のコレクタ電圧の波
形を示している。また第７図Ｆは点火コイルの２
次コイルに誘起する点火用高電圧の波形を示して
いる。

上記の実施例では、点火コイルの１次コイル１
ａが点火電源コイルを兼ねているが、磁石発電機
内に点火電源コイルを設け、点火コイルを発電機
の外部に設ける場合にも本考案を適用できる。こ
の場合は、点火電源コイルを第５図においてダイ
オード４０２とトランジスタ４０１との直列回路
の両端に並列に接続する。

上記実施例では、トランジスタスイツチ４が単
一のトランジスタからなつているが、これをダー
リントン接続された複合トランジスタで置き換え
ることもできる。

また上記実施例ではしや断制御用半導体スイツ
チとしてトランジスタ５０１を用いているが、こ
れをサイリスタで置き換えることができる。同様
にコンデンサ放電用半導体スイツチ回路６のスイ
ツチング素子としてサイリスタを用いることがで
きる。

以上のように、本考案によれば、主電流制御用
トランジスタスイツチ回路の両端の電圧が設定値
に達したときに導通して点火位置決定用のコンデ
ンサを放電させるコンデンサ放電用半導体スイツ
チ回路を設けて、機関の中高速領域ではこのスイ
ツチ回路の導通により点火位置を定めるようにし
たので、中高速領域で点火位置を進角させること
ができる利点がある。また４極の磁石発電機の回
転子の４個の磁極のうち２個の磁極を着磁されて
いない磁性材料により形成して、点火動作の後に
点火電源コイルに発生するコンデンサ充電用電圧
の波高値を点火位置の前で点火電源コイルに発生
するコンデンサ充電用電圧の波高値より大きくす
ることにより、点火位置以外の位置で点火動作が
行なわれるのを阻止したので、機関に無駄火が飛
ぶのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す接続図、第２図は第１図
の装置で用いる磁石発電機の概略構成図、第３図
Ａ，Ｂは第２図の発電機の点火電源コイルの鎖交
磁束と出力電圧波形を示す線図、第４図は第１図
の装置により得られる点火特性を示す線図、第５
図は本考案の一実施例を示す接続図、第６図は第
５図の実施例で用いる発電機の概略構成図、第７
図Ａ乃至Ｆは第５図の各部の信号波形図、第８図
は第５図の実施例により得られる進角特性を示す
線図である。１……点火コイル、２……点火プラグ、３……
電流制御回路、４……主電流制御用トランジスタ
スイツチ回路、５……しや断制御回路、５０１…
…トランジスタ（しや断制御用半導体スイツ
チ）、５０５……トランジスタ、５０８……点火
位置決定用コンデンサ、６０１……トランジス
タ、６０２……ダイオード、６０３……抵抗、６
０４……可変抵抗器。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

４極の磁石回転子を有する磁石発電機内に設け
られた点火電源コイルと、前記点火電源コイルに
対して並列に接続され前記点火電源コイルの一方
の半サイクルの出力でベース電流が与えられて導
通する主電流制御用トランジスタスイツチ回路
と、前記点火電源コイルの前記一方の半サイクル
の出力で導通信号が与えられて導通し導通した際
に前記主電流制御用トランジスタスイツチ回路へ
のベース電流を該主電流制御用トランジスタスイ
ツチ回路から側路するしや断制御用半導体スイツ
チと、前記点火電源コイルの他方の半サイクルの
出力で充電される点火位置決定用コンデンサと、
前記コンデンサの放電電流をベース電流として導
通し導通した際に前記しや断制御用半導体スイツ
チへの導通信号を該半導体スイツチから側路する
ように設けられた導通信号側路用トランジスタス
イツチとを備え、前記主電流制御用トランジスタ
スイツチ回路のしや断により前記点火電源コイル
に誘起した高い電圧を昇圧して点火用の高電圧を
得る内燃機関用点火装置において、前記主電流制
御用トランジスタスイツチ回路の両端の電圧が設
定値に達したときに導通して前記コンデンサを放
電させるコンデンサ放電用半導体スイツチ回路を
具備し、前記磁石回転子の４個の磁極のうち隣接
する２個の磁極は永久磁石からなり、他の２個の
磁極は着磁されていない磁性体からなつているこ
とを特徴とする内燃機関用点火装置。