JPS6336426B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体スイツチング素子を使用して
構成された内燃機関用の無接点点火装置に関する
もので、さらに詳言すれば、内燃機関すなわちエ
ンジンが不正に逆方向に駆動した際に、直ちにエ
ンジンの駆動を停止させることを目的としたもの
である。

多くの分野で多数の小型汎用エンジンが使用さ
れているが、現在、この小型汎用エンジンにおい
て、最も問題となつていることは、不正に逆方向
に駆動することである。

エンジンが逆方向に駆動すると、正常な動作を
得ることが出来ないばかりか、極めて危険な状態
となる。

このため、この種の内燃機関においては、逆転
等の不正動作がエンジンに発生すると、直ちにエ
ンジンを停止することが出来るように、緊急停止
機能を備えたものである。

しかしながら、逆方向の駆動となると、その危
険性が極めて高く、かつこの逆方向の動作による
衝撃が強烈であるがために、前記したエンジン停
止のための操作が、速やかには達成することが出
来ず、大事故となる恐れが大きかつた。

本発明は、上記した従来例における欠点を解消
すべく創案されたもので、内燃機関用の高圧磁石
発電機においては、発電電圧の方向が、内燃機関
の駆動方向に従つて、一定の順序パターンとなる
ことを利用して、この発電電圧の順序パターンに
より内燃機関の駆動方向を判断し、もつて前記発
電電圧の方向によつて、逆方向の駆動時には、点
火動作そのものを電気的に不能とするように構成
したものである。

以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら
説明する。

本発明による内燃機関用点火装置は、２次捲線
Ｔ２にプラグＰを接続した点火コイルＴの１次捲
線Ｔ１の両端子間に、高抵抗値の第１の抵抗Ｒ１
とトランジスタ１とそして第１のコンデンサＣ１
との直列回路と、トランジスタ回路２と低抵抗値
の第２の抵抗Ｒ２との直列回路と、高抵抗値の第
３の抵抗Ｒ３とゲート・カソード間にゲート回路
を挿入したシリコン制御整流素子３（以下、単に
サイリスタ３と記す）との直列回路とを並列に接
続し、前記トランジスタ１のベースを前記トラン
ジスタ回路２のエミツタにまた前記トランジスタ
１のコレクタを前記サイリスタ３のゲートに接続
し、前記トランジスタ回路２のベースを前記サイ
リスタ３のアノードに接続し、前記ゲート回路と
並列に制御端子付半導体スイツチング素子４を接
続し、前記第１のコンデンサＣ１と並列に抵抗と
前記半導体スイツチング素子の制御端子と陰極端
子との間に挿入接続された第２のコンデンサとの
直列回路を接続して構成されている。

サイリスタ３のゲート回路は、自己トリガ方式
であるか、または外部トリガ方式であるかによつ
て、その構成が全く相違するものであるが、本発
明においては、このサイリスタ３のゲート回路の
構成はどのようなものであつても良く、図示実施
例の場合は、最も構造の簡単なゲート抵抗Ｒ５だ
けによつて構成された場合を図示している。

上記した本発明装置において、第１の抵抗Ｒ
１、トランジスタ１、第１のコンデンサＣ１、ト
ランジスタ回路２、第２の抵抗Ｒ２、第３の抵抗
Ｒ３そしてサイリスタ３は、点火装置の本体部分
を構成するものであり、半導体スイツチング素子
４、抵抗Ｒ６そして第２のコンデンサＣ２は、エ
ンジンの逆転を防止する部分を構成するものであ
る。

また、半導体スイツチング素子４としては、特
に限定されることはないのであるが、最も望まし
いものとしては、電界効果トランジスタおよび普
通のトランジスタである。

第１図および第３図に、半導体スイツチング素
子４として電界効果トランジスタを使用した回路
構成例を示し、第２図および第４図に、普通のト
ランジスタを使用した回路構成例を示した。

この第１図ないし第４図に示した実施例から明
らかな如く、本発明の場合、半導体スイツチング
素子４として電界効果トランジスタを使用した場
合の方が、普通のトランジスタを使用した場合よ
りも、回路構成が簡単となる。

第１図に示した実施例は、半導体スイツチング
素子４として電界効果トランジスタを使用した場
合の最も簡単な回路構成例を示すもので、既に説
明した部分の他に、トランジスタ回路２のコレク
タ・ベース間に挿入接続された逆方向姿勢のツエ
ナーダイオードZDは、トランジスタ回路２を点
火動作時に発生するサージ電圧から保護するため
のものであり、またトランジスタ１のベースに、
そのカソードを接続したダイオードＤ１は、トラ
ンジスタ１を通して逆方向の電流を１次捲線Ｔ１
に流して、プリスパークの発生を防止するための
ものである。

第２図図示実施例は、第１図の実施例の電界効
果トランジスタの代わりに普通のトランジスタを
使用して構成したもので、第１図の実施例の場合
よりも、ベース抵抗としての抵抗Ｒ９と、トラン
ジスタの導通状態を保持するためのダイオードＤ
３と抵抗Ｒ８との直列回路とが余計に必要とな
る。

第３図および第４図に示した実施例は、１次捲
線Ｔ１に逆方向電流を流すのに、第１図図示回路
および第２図図示回路のダイオードＤ１の代わり
に、専用の回路としてダイオードＤ２と抵抗Ｒ７
との直列回路を設けたものである。

本発明による点火装置は、上記の如き構成とな
つているのであるが、次にこの本発明による点火
装置の動作を順に説明する。

（以下、第１図図示実施例に従つて説明する）
内燃機関が正転方向に駆動すると、点火コイルＴ
の１次捲線Ｔ１には、第５図に示す如き誘起電圧
Ｖが誘起される。

順方向の電圧分Ｖ２が誘起され始めると、第３
の抵抗Ｒ３を通つてトランジスタ回路２のベース
にベース電流が流入するのでトランジスタ回路２
がターン・オンする。

トランジスタ回路２のターン・オンによつて、
このトランジスタ回路２と第２の抵抗Ｒ２とを通
つて第１次短絡電流が流れるが、この１次短絡電
流が流れるのと同時に、トランジスタ１のベース
にも電流が流入するので、トランジスタ１もター
ン・オンし、第１のコンデンサＣ１に、図示した
極性で電荷を充電する。

この第１のコンデンサＣ１における充電が進ん
でトランジスタ１のエミツタの電位がベースの電
位と略同じ程度となると、トランジスタ１は遮断
状態となる。

トランジスタ１が遮断すると、トランジスタ１
のコレクタ電位が急激に上昇して電圧パルスが発
生し、この電圧パルスがサイリスタ３のゲートに
安定化抵抗Ｒ４を通して印加されるので、サイリ
スタ３が導通する。

サイリスタ３の導通によつて、トランジスタ回
路２のベース電流が側路されることになり、これ
がためトランジスタ回路２はターン・オフして１
次短絡電流を急激に遮断する。

この１次短絡電流の急激な遮断によつて、点火
コイルＴの２次捲線Ｔ２には高電圧が誘起され、
もつてプラグＰに火花放電が発生して点火動作が
達成されるのである。

点火回路部分による動作は上記の如く達成され
るのであるが、第５図から明らかな如く、順方向
電圧Ｖ２の前後に逆方向電圧Ｖ１，Ｖ３がそれぞ
れ誘起されており、この両電圧分Ｖ１およびＶ３
は、それ特有の作用を果たしている。

すなわち、第１の電圧分Ｖ１の一部は、第１の
コンデンサＣ１に、図示した極性とは反対の極性
で充電たれ、順方向の電圧分Ｖ２の誘起に先立つ
て、第１のコンデンサＣ１→第２の抵抗Ｒ２→ト
ランジスタ１のベース→トランジスタ１のエミツ
タ→第１のコンデンサＣ１の径路でその充電電荷
を放電するので、トランジスタ１はトリガ状態と
なり、トランジスタ回路２のターン・オンと同時
に確実にターン・オンすることになつて、回路動
作が確実に達成されることになる。

また、第３の電圧分Ｖ３も第１の電圧分Ｖ１と
同じ作用をすることになる。

この第１のコンデンサＣ１に充電される充電電
圧の変化は、第１のコンデンサＣ１が極めて小さ
な容量であることから、第６図図示の如き変化波
形を描くことになる。

すなわち、第１のコンデンサＣ１には、第１の
電圧分Ｖ１により電圧ｖ１が、第２の電圧分Ｖ２
により電圧ｖ２が、そして第３の電圧分Ｖ３によ
り電圧ｖ３がそれぞれ対応して充電されることに
なるのである。

この第１のコンデンサＣ１に充電された電圧の
うちの電圧ｖ３は、第１図図示の極性とは反対の
極性で充電されており、次の点火動作が始まる前
に、第１のコンデンサＣ１→第２のコンデンサＣ
２→抵抗Ｒ６→第１のコンデンサＣ１の径路で放
電され、第２のコンデンサＣ２を図示した極性で
充電する。

第２のコンデンサＣ２が図示した極性で充電さ
れていると、半導体スイツチング素子４はター
ン・オフ状態に保持されて、サイリスタ３のスイ
ツチング動作に影響を与えることがなく、これに
よつて点火回路は正常に作動することになる。

すなわち、半導体スイツチング素子４として電
界効果トランジスタを使用した場合には、第２の
コンデンサＣ２の作用によつて、この電界効果ト
ランジスタのゲートの電位はソースの電位よりも
低電位に保持されることになり、この電位関係に
よつて電界効果トランジスタはターン・オン不能
の状態に保持されることになるわけであり、また
半導体スイツチング素子４として普通のトランジ
スタを使用した場合にも同様に、第２のコンデン
サＣ２に充電された電荷の作用によつて、このト
ランジスタはターン・オン不能の状態に保持され
ることになるのである。

次に、内燃機関が不正に逆方向に駆動したとす
にと、１次捲線Ｔ１における誘起電圧は、第７図
に示す如く、第５図の電圧波形の極性を反転した
ものとなり、これがため第１のコンデンサＣ１に
充電される電圧も第８図に示す如く、第６図に示
した電圧波形の極性を反転したものとなる。

このため、一回の点火動作が終了した時点にお
いて第１のコンデンサＣ１の充電電荷の極性は、
前記状態とは反対極性、すなわち図示した極性で
充電されていることになる。

これがため、この第１のコンデンサＣ１の放電
電荷を充電する第２のコンデンサＣ２は、図示と
は反対極性で第３の電圧ｖ３を充電することにな
る。

この第２のコンデンサＣ２の図示とは反対極性
の充電によつて、半導体スイツチング素子４はト
リガ状態に保持されることになり、このため常時
サイリスタ３のゲート・カソード間を短絡した状
態に保持するので、点火回路はその点火動作を達
成することが不能となる。

このため、内燃機関が逆方向に駆動した途端に
点火動作が停止し、もつて内燃機関の逆方向の駆
動が不能となり、内燃機関が停止するのである。

このように、本発明による点火装置は、１次捲
線Ｔ１における誘起電圧の形態を監視し、この形
態変化に対応した電位関係の反転によつて点火回
路の作動を停止する構成としたので、その動作が
確実であり、これによつて内燃機関のより安全な
運用を得ることが出来ることになる。

また、その回路構成としても、通常の点火回路
に半導体スイツチング素子４と、抵抗Ｒ６と第２
のコンデンサＣ２との直列回路とを追加しただけ
の構造であるので、その回路構成が簡単であるば
かりでなく安価に製造することが出来、かつ既存
の点火回路に対して本発明を簡単に実施すること
が出来る。

さらに、本発明による装置の機能は、１次捲線
Ｔ１に誘起電圧が発生すれば発揮されるものであ
るので、内燃機関に不正に逆転動作が発生した途
端に作動することになり、このため内燃機関の逆
転による悪影響を殆ど生じることなく内燃機関を
停止させることが出来ることになる。

以上の説明から明らかな如く、本発明による点
火装置は、その構造が簡単であるので、製造が容
易であると共に安価に製造することが出来、また
その逆転防止機能が正確でかつ確実でありさらに
自動的に達成されるので、内燃機関を極めて安全
に運転することが出来る等多くの優れた効果を発
揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は、本発明の実施例を示す
電気回路図であつて、第１図および第３図は、半
導体スイツチング素子として電界効果トランジス
タを使用した例を、第２図および第４図は、半導
体スイツチング素子として普通のトランジスタを
使用した例を示すものである。第５図ないし第８
図は、本発明装置の動作の説明に供する電圧波形
図で、第５図および第６図は内燃機関が正常に駆
動している場合の状態を示すものであり、第７図
および第８図は内燃機関が逆方向に駆動した場合
の状態を示すものである。 符号の説明、１；トランジスタ、２；トランジ
スタ回路、３；さいりすた、４；半導体スイツチ
ング素子、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ
６，Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９；抵抗、Ｃ１，Ｃ２；コン
デンサ、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３；電圧分、ｖ１，ｖ
２，ｖ３；電圧。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ２次巻線にプラグを接続した点火コイルの１
   次巻線の両端子間に、高抵抗値の第１の抵抗とト
   ランジスタと第１のコンデンサとの直列回路と、
   トランジスタ回路と低抵抗値の第２の抵抗との直
   列回路と、高抵抗値の第３の抵抗とゲート・カソ
   ード間にゲート回路を挿入接続したシリコン制御
   整流素子との直列回路とを並列に接続し、前記ト
   ランジスタのベースを前記第２の抵抗に接続され
   たトランジスタ回路のエミツタにまた前記第１の
   抵抗に接続されたトランジスタのコレクタを前記
   シリコン制御整流素子のゲートに接続し、前記ト
   ランジスタ回路のベースを前記第３の抵抗に接続
   されたシリコン制御整流素子のアノードに接続
   し、前記ゲート回路と並列に制御端子付半導体ス
   イツチング素子を接続し、前記トランジスタのエ
   ミツタに接続された第１のコンデンサと並列に抵
   抗と前記制御端子付半導体スイツチング素子の制
   御端子と陰極端子との間に挿入接続された第２の
   コンデンサとの直列回路を接続して成る内燃機関
   用点火装置。