(57)【要約】【課題】  大きい点火エネルギを得るのに好適な点火装置を提供すること。【解決手段】  エンジンの回転に同期して回転するロータ１の外周面に対向する位置に鉄心４を配置し、鉄心４にはエキサイタコイル８を巻く。エンジンの回転に同期する点火タイミングでエキサイタコイル８に誘起された発電エネルギで点火動作を行わせる。鉄心４に永久磁石１０を組み込む一方、永久磁石１０によって生じる磁束φ１，φ２の閉磁路を形成する複数の誘導子１１をロータ１の外周に設ける。ロータ１の回転に伴って鉄心４の対向部分を誘導子１１が通過する毎に前記エキサイタコイルに誘起される発電エネルギで充電されるコンデンサ１７を含む点火回路は外部信号から得られる点火タイミングでコンデンサ１７を放電させてイグニッションコイル１２の二次側に点火用の高電圧を発生させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの回転に同期して回転するロータの外周面に対向する位置に配置された鉄心と、この鉄心に巻装されたエキサイタコイルとを有し、
前記エンジンの回転に同期する点火タイミングで、前記エキサイタコイルに誘起された発電エネルギで点火動作を行わせるエンジンの点火装置において、
前記鉄心に組み込まれた永久磁石と、
前記ロータに設けられ、前記永久磁石によって生じる磁束の閉磁路を形成する誘導子と、
前記ロータの回転に伴って前記鉄心の対向部分を前記誘導子が通過するときに前記エキサイタコイルに誘起される発電エネルギで充電されるコンデンサを有し、前記点火タイミングで前記コンデンサを放電させて点火動作するように構成された点火回路とを具備したことを特徴とするエンジンの点火装置。
【請求項２】
前記誘導子が、前記ロータの外周面の複数個所に設けられていることを特徴とする請求項１記載のエンジンの点火装置。
【請求項３】
前記コンデンサの放電トリガを外部信号として前記点火回路に入力するトリガ形成手段を具備したことを特徴とする請求項２記載のエンジンの点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの点火装置に関し、特に、比較的小型のエンジンに使用される点火装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
比較的小型のエンジンに使用される点火装置として、エンジンのフライホイールの外周に永久磁石を配置し、このフライホイールの外周に対向する位置に一次コイルおよび二次コイルからなる点火コイル（イグニッションコイル）の一次側を巻装した鉄心を配置する形式の、いわゆる自己トリガ式が広く知られている（実公昭６３−２１７３９号公報、特公平５−４２６２９号公報）。
【０００３】
自己トリガ形式の点火装置においては、永久磁石をフライホイール等のロータに取り付ける関係から次の（ａ）〜（ｃ）の対応が必要であり、それぞれに問題点がある。
【０００４】
（ａ）ロータの回転バランスをとるために、永久磁石部分と同等の重量を有するカウンタウェイトを設ける必要があり、ロータが重くなる。
【０００５】
（ｂ）ロータの高速回転による遠心力に耐えられるように永久磁石やカウンタウェイトの取り付け構造や取り付け方法を工夫する必要がある。
【０００６】
（ｃ）永久磁石やカウンタウェイト等の取付部はロータの内周寄りに突出する部分を有するので、ロータの内側の空間を利用しにくい。
【０００７】
上記問題点に対して、本出願人は特開２０００−１７１７３６号公報に示すように、エンジン回転に同期して回転するロータの外周面に対向する位置に鉄心を配置し、この鉄心に点火用の一次コイルおよび二次コイルを巻装するとともに永久磁石を取り付け、さらにロータ側に誘導子を配置した点火装置を提案している。
【特許文献１】実公昭６３−２１７３９号公報
【特許文献２】特公平５−４２６２９号公報
【特許文献３】特開２０００−１７１７３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献３に記載された点火装置によって、特許文献１，２に記載された点火装置の上記問題点（ａ）〜（ｃ）は解消されたが、誘起電圧をその誘起範囲の一部を利用して直ちに点火エネルギとして利用するので、点火タイミング範囲の制約が大きく、また大きい点火エネルギが要求される場合に対応が難しいという問題があった。
【０００９】
本発明は、この問題に対してなされたものであり、発電エネルギを有効に活用して、大きい点火エネルギが要求される場合にそれに応えることができる点火装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、エンジンの回転に同期して回転するロータの外周面に対向する位置に配置された鉄心と、この鉄心に巻装されたエキサイタコイルとを有し、前記エンジンの回転に同期する点火タイミングで、前記エキサイタコイルに誘起された発電エネルギで点火動作を行わせるエンジンの点火装置において、前記鉄心に組み込まれた永久磁石と、前記ロータに設けられ、前記永久磁石によって生じる磁束の閉磁路を形成する誘導子と、前記ロータの回転に伴って前記鉄心の対向部分を前記誘導子が通過するときに前記エキサイタコイルに誘起される発電エネルギで充電されるコンデンサを有し、前記点火タイミングで前記コンデンサを放電させて点火動作するように構成された点火回路とを具備した点に第１の特徴がある。
【００１１】
また、本発明は、前記誘導子が、前記ロータの外周面の複数個所に設けられている点に第２の特徴がある。
【００１２】
また、本発明は、前記コンデンサの放電トリガを外部信号として前記点火回路に入力するトリガ形成手段を具備した点に第３の特徴がある。
【発明の効果】
【００１３】
上記第１の特徴を有する本発明によれば、エキサイタコイルで発生した発電エネルギでコンデンサに電荷を蓄積し、この蓄積された電荷を点火エネルギとして利用するので、発生した少ないエネルギを有効に活用することができる。
【００１４】
また、第２の特徴によれば、大型化したエンジン等で大きい点火エネルギが要求される場合であっても、複数の誘導子が鉄心の対向位置を通過する毎に発生するエネルギで電荷を蓄積して簡単に大きいエネルギを得ることができる。したがって、例えば、イグニッションコイルの一次側に大きいエネルギを供給でき、二次側電圧の立ち上がり速度を大きくできる。
【００１５】
また、第３の特徴によれば、点火タイミングの設定を外部信号によって自在に設定することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に図面を参照して本発明を詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る点火装置の要部構成を示す正面図である。図１において、ロータ１は、例えば、図示しないエンジンのクランク軸２に連結されたフライホイールであり、エンジンの回転に同期して矢印Ｒで示した方向に回転する。ロータ１の外周面に対向する位置にはエキサイタ３が配置される。
【００１７】
エキサイタ３の鉄心４は、一端が互いにつながれ、他端が開放されて全体としてアルファベットの「Ｅ」形状をなす３本の磁極５，６，７を有する。鉄心４は、前記「Ｅ」形状に打ち抜かれた複数枚の電磁鋼板を積層して構成される。鉄心４の中央の磁極６には、エキサイタコイル８が、絶縁性材料からなるボビン９を介して巻装されている。
【００１８】
磁極５，７の先端寄り、つまりロータ１の外周面寄りには、永久磁石１０がそれぞれ埋め込まれている。鉄心４を構成する電磁鋼板の打ち抜き時に永久磁石１０を嵌挿可能な孔を同時に成型し、永久磁石１０は、鋼板の積層後にこの成型された孔に嵌め込まれる。永久磁石１０は、例えば、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系（ネオジウム−鉄−ボロン系）など、希土類磁石であるのが望ましい。磁極５，６に組み込まれた永久磁石１０，１０は、互いの極性が逆方向側になるように配置される。例えば、磁極５内の永久磁石１０はロータ１に近い側はＳ極とし、ロータ１から遠い側をＮ極とする一方、磁極７内の永久磁石１０はロータ１から遠い側をＳ極とし、ロータ１に近い側をＮ極とする。
【００１９】
ロータ１の外周面には、磁性板からなる誘導子１１が固定される。誘導子１１は、ロータ１の位置に応じて、磁極５および６間、あるいは磁極６および７間をつないで永久磁石１０による磁束Φ１およびΦ２（磁束Φ２は図２を参照して後述）の閉磁路を形成する。誘導子１１は磁極５，６間、あるいは磁極６，７間の開放磁路が同時に閉磁路とならないように、図１に示す長さに設定される。
【００２０】
図２は、第２の位置における点火装置の正面図である。図２では、ロータ１が図１に示した第１の位置から矢印Ｒの方向に回動して、誘導子１１が磁極６および７間に対向する第２の位置に至っている。誘導子１１がこの第２の位置にあるときは、磁極７に埋め込まれた永久磁石１０が磁極７、誘導子１１、および磁極６を通る磁束Φ２を形成する。
【００２１】
図１および図２で説明した通り、永久磁石１０，１０の互いの極性の配置によって、エキサイタコイル８内を通過する磁束Φ１およびΦ２の向きは互いに反対になる。したがって、エキサイタコイル８内を通る磁束の向きや磁束数は、鉄心４に対する誘導子１１の位置つまりロータ１の回転位置によって変化する。
【００２２】
図３は、エキサイタコイル８を含む点火回路の一例を示す図である。同図において、エキサイタコイル８の両端はイグニッションコイル１２の一次側コイルＴ１に接続される。エキサイタコイル８とイグニッションコイル１２の一次側Ｔ１との間にはサイリスタ１３が接続される。また、エキサイタコイル８とイグニッションコイル１２の一次側コイルＴ１との間には整流用のダイオード１４と逆流防止用のダイオード１５とが接続される。サイリスタ１３およびダイオード１４の接続点と、ダイオード１５および一次側コイルＴ１の接続点との間にはコンデンサ１７が接続される。サイリスタ１３のゲートにはゲート回路１６が接続される。ゲート回路１６は、エキサイタコイル８の両端の電圧つまりエキサイタ電圧が予定のゲートトリガ電圧になるとゲートトリガを出力する。このゲートトリガによってサイリスタ１３が導通してコンデンサ１７の蓄積電荷によりイグニッションコイル１２の一次側コイルＴ１に一次電圧が印加される。イグニッションコイル１２の二次側コイルＴ２はエンジンの点火プラグ１８に接続される。一次側コイルＴ１に流れる電流によって二次側コイルＴ２には巻線比に応じた高電圧が誘起される。
【００２３】
図４は、上記点火回路の動作を示すタイミングチャートである。図４を参照して上記点火回路の動作を説明する。スタータモータやスタートロープ等周知のエンジン始動操作手段を使ってクランク軸２を図１，２の矢印Ｒで示す方向に回転させると、ロータ１も一体で回転する。
【００２４】
ロータ１の回転により、誘導子１１が鉄心４に接近・離間する。これに伴って鉄心４内の磁束の向きや磁束数が変化する。まず、誘導子１１の回転方向先端が磁極５を通過して磁極６に近づくにつれて、図４（ａ）に示すように、エキサイタコイル８を巻装した磁極６内の磁束Φ１が増大する。そして、誘導子１１の回転方向後端が磁極６から離れていくと磁束Φ１は減少する。これとは反対に誘導子１１の先端が磁極７に近付くので磁束Φ２は増大し始める。そして、誘導子の回転方向後端が磁極７から離れていくにつれて磁束φ２は減少する。
【００２５】
このような磁束Φ１，Φ２の磁束数の変化や磁束の向きに対応してエキサイタコイル８には逆起電圧つまりエキサイタ電圧Ｖが生じ、このエキサイタ電圧Ｖは、図４（ｂ）に示すように磁束数の変化速度に応じて変化する。磁束数が急激に増減すれば誘起される電圧も大きい。コンデンサ１７はエキサイタ電圧Ｖのプラス側電圧Ｖ１によって充電される。ゲート回路１６のゲートトリガ電圧はマイナス電圧値Ｖｇに設定されていて、エキサイタ電圧Ｖがマイナス電圧値Ｖｇより低くなったときにゲート回路１６はサイリスタ１３にゲートトリガをトリガする。
【００２６】
図４（ｃ）はコンデンサ１７の電圧変化を示す図である。コンデンサ１７はエキサイタ電圧Ｖがプラス側に転じたときから充電開始される。エキサイタ電圧Ｖがマイナス電圧値Ｖｇより低くなったときに、サイリスタ１３が導通されるので、コンデンサ１７の蓄積電荷はイグニッションコイル１２の一次側コイルＴ１に放出され、コンデンサ１７の電圧Ｖｃは低下する（実質的にゼロになる）。
【００２７】
なお、このゲートトリガ電圧Ｖｇを変更したり、ゲートトリガ回路１６内でトリガ信号を遅延させる等により点火位相の調節を簡単に行うことができる。
【００２８】
図４（ｄ）は、イグニッションコイル１２の二次側電圧を示す図である。コンデンサ１７の放電によってイグニッションコイル１２の一次側コイルＴ１に急激に電流が流入し、この電流によって、イグニッションコイル１２の二次側コイルＴ２には図４（ｄ）のような高圧の二次側電圧Ｖ２が誘起される。この二次側電圧Ｖ２によって点火プラグ１８の電極間に放電が生じ、エンジンに点火される。この放電によってイグニッションコイル１２の二次側コイルＴ２内のエネルギは放出され、二次側電圧Ｖ２は低下する。
【００２９】
ロータ１、誘導子１１、および鉄心４の位置、ならびにゲートトリガ電圧は、前記イグニッションコイル１２の一次側コイルＴ１へのコンデンサ１７の放電が、エンジンの点火に適した時期となるように設定される。
【００３０】
続いて、本発明の第２実施形態を説明する。図５は、第２実施形態に係る点火装置の要部構成を示す正面図、図６は、第２実施形態に係る点火装置の回路図、図７はタイミングチャートである。図５〜図７において図１〜図４と同符号は同一または同等部分である。図５において、ロータ１には、誘導子１１が４個設けられている。なお、誘導子の数は４個に限らず複数個であればよい。
【００３１】
図６において、ゲート回路１５は外部信号によってサイリスタ１３にゲートトリガ（放電トリガ）を出力するように構成される。この例では、ロータ１に同期するエンジンのカム軸１９に設けられる誘導子２０にトリガコイル２１を対向して配置させ、ロータ１の１回転毎にトリガコイル２１からゲート回路１６に外部信号を入力させている。外部信号はこれに限らず、電子制御によってエンジンの回転位置に関して予め設定した点火に適した位置で外部信号を発生させることもできる。
【００３２】
図７（ａ）には、ロータ１の１回転中に生じる鉄心４内での磁束Φ１，Φ２の変化を示す。磁束Φ１，Φ２は、誘導子１１の個数に応じてロータ１の１回転の間に向きが異なる磁束Φ１，Φ２が４回生じている。
【００３３】
図７（ｂ）には、磁束Φ１，Φ２によるエキサイタ電圧Ｖの変化を示す。磁束Φ１，Φ２によって生じるエキサイタ電圧Ｖは、ロータの１回転の間にコンデンサ１７を充電可能な４個所のプラス電圧Ｖ１を含んでいる。
【００３４】
図７（ｃ）には、コンデンサ１７の電圧変化を示し、図７（ｄ）には、ゲートトリガの発生タイミングを示す。また、図７（ｅ）には、イグニッションコイル１２の二次側コイルＴ２の電圧を示す。第１実施形態と異なり、この第２実施形態ではサイリスタ１３のゲートトリガはロータ１の１回転に１回だけ発生されるように設定しているので（図７（ｄ）参照）、４個所でプラス電圧Ｖ１が発生する毎に、この電圧Ｖ１でコンデンサ１７に対する充電が行われる。
【００３５】
そして、複数回（４回）の充電の積み重ねによってコンデンサ１７の電位は高められ、図７（ｄ）に示したタイミングでゲートトリガが供給されたときに、コンデンサ１７の放電電圧がイグニッションコイル１２の一次側コイルＴ１に出力される。この放電電圧は、充電の積み重ねによって単一の誘導子１１を用いた場合よりも高くなっている。この高い放電電圧がイグニッションコイル１２の一次側コイルＴ１に出力され、点火プラグ１８には大きい点火エネルギが加えられる。このように、誘導子１１の個数を多くすることによって、大きい点火エネルギの要求に対応することができる。
【００３６】
前記イグニッションコイル１２は、エキサイタコイル７が巻装された鉄心４とは別に設けられる鉄心に巻いてもよいし、エキサイタコイル８と共通の鉄心４に巻装してもよい。
【００３７】
図８は、イグニッションコイル１２をエキサイタコイル８と共通の鉄心４の磁極に巻装したエキサイタの正面図である。図８においてエキサイタコイル８は磁極６の基部近くに巻装され、イグニッションコイル１２はエキサイタコイル８に隣接して磁極６の先端側に巻装される。イグニッションコイル１２は一次側コイルＴ１が磁極６の回りに巻かれ、二次側コイルＴ２がその外周側に絶縁ボビン２２を介して配置される。
【００３８】
図９は、永久磁石１０の設置位置を変形した例を示すエキサイタの正面図である。図９において、永久磁石１０，９は磁極５，７内に埋め込まれるのではなく、磁極５，７の先端面に装着されている。
【００３９】
図１０は、鉄心４を変形したエキサイタの例を示す正面図である。図１０において、鉄心４は二つの磁極５，６を備え、磁極５と、エキサイタコイル８を巻装している磁極６とに永久磁石１０を埋め込んでいる。
【００４０】
鉄心４は、図８〜図１０に示したものに限らず、これらを任意に組み合わせて種々変形し得る。例えば、図９，１０に示したものにおいて、イグニッションコイル１２を図８のようにエキサイタコイル８と共通の磁極に巻装するよう変形することができるし、図１０のものにおいて永久磁石１０の取り付け位置を磁極の先端面に装着してもよい。
【００４１】
誘導子１１も、ロータ１に磁性板を付着するものに限らず、ロータ１と一体で形成することもできる。例えば、ロータ１を鋳鉄で形成して、誘導子１１をロータ１と一体で鋳込むことができるし、ロータ１を積層鋼板で形成するようにして、鋼板打ち抜きの際に誘導子１１に相当する出っ張り部分を有する形状に鋼板を打ち抜いてもよい。そして、この鋼板を積層して誘導子１１を一体で有するロータ１を形成することもできる。また、椀形状のロータ１を絞り加工により成型するようにして、誘導子１１に相当する部分を型で押し出し成型することができる。
【００４２】
また、ロータ１をアルミニューム等の非磁性体で形成する場合、誘導子１１はロータ１の外周面から突出させる必要はなく、ロータ１の外周面にインサート成型で埋め込んでもよい。
【００４３】
なお、ロータ１の外周面を、上述の誘導子に相当する長さに亘って凹ませてもよい。この場合、凹み部分の両端で磁束変化が得られるので、誘導子１１を設けるのと同じ効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態に係る点火装置の正面図（その１）である。
【図２】本発明の一実施形態に係る点火装置の正面図（その２）である。
【図３】本発明の一実施形態に係る点火装置の点火回路を示す図である。
【図４】点火動作のタイミングチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態に係る点火装置の正面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る点火装置の点火回路を示す図である。
【図７】第２実施形態に係る点火動作のタイミングチャートである。
【図８】イグニッションコイルとエキサイタコイルとを共通の鉄心に巻装したエキサイタの正面図である。
【図９】永久磁石の設置位置を変形した例を示すエキサイタの正面図である。
【図１０】鉄心を変形したエキサイタの例を示す正面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…ロータ、  ２…クランク軸、  ３…エキサイタ、  ４…鉄心、  ５，６，７…磁極、  ８…エキサイタコイル、  １０…永久磁石、  １１…誘導子、  １２…イグニッションコイル、  １６…ゲート回路、  １７…コンデンサ、  １８…点火プラグ、  １９…カム軸、  ２１…トリガ回路
【図１】
2006097525.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006097525.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006097525.tif 000007
【図６】
2006097525.tif 000008
【図７】
2006097525.tif 000009
【図８】
2006097525.tif 000010
【図９】
2006097525.tif 000011
【図１０】
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