(57)【要約】【課題】バッテリを有しない内燃機関用点火装置において、エンジンの回転の初めから確実に点火できるようにするとともに、過大な点火エネルギーの発生を防止する。【解決手段】内燃機関用点火装置は、コアー１２と、このコアーに積層して巻回されたコイル部Ｌと、このコイル部の外周側に巻回配置された２次コイルＬ２とを有する。スイッチング素子Ｔｒは、永久磁石が回転して発生する１次コイルの誘起電流を開閉制御する。スイッチング素子には抵抗Ｒ１とマイコン４２が、マイコンには、回転検出回路４１がそれぞれ接続されている。マイコンは、スイッチング素子を駆動して１次コイルを流れる電流を急激に変化させて２次コイルに高電圧を発生させ、２次コイルに接続された点火プラグ２２に火花放電を発生させる。コイル部Ｌでは、１個のコイルを中間タップＴａｐで分割して、１次コイルＬ１と充電コイルＬＣＨとを形成している。【選択図】図２
2018132067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランク軸に連結した回転体に永久磁石が設置され、この永久磁石と磁路を構成するように配置された内燃機関用点火装置であって、コアーと、このコアーに巻回された誘起電力発生コイルと、この誘起電力発生コイルと同軸上に巻回された２次コイルと、前記永久磁石が回転して発生する前記誘起電力発生コイルの誘起電流をオン／オフするスイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続されたマイコンと、このマイコンに接続された回転検出回路とを備え、前記マイコンは、前記スイッチング素子を駆動して前記誘起電力発生コイルを流れる電流を急激に変化させて前記２次コイルに高電圧を発生させ、この２次コイルに接続された点火プラグに火花放電を発生させて点火動作させ、前記誘起電力発生コイルに誘起される誘起電力の一部を前記マイコンの駆動源および前記回転検出回路のパルス発生動力とし、前記スイッチング素子と前記マイコンとは内燃機関のアースと共通の回路アースで構成されることを特徴とする内燃機関用点火装置。
【請求項２】
前記誘起電力発生コイルの一部又は全体で、前記内燃機関の始動時から前記マイコンの駆動電力及び前記回転検出回路のパルス発生動力が得られる巻線数及び巻線径を有しており、前記誘起電力発生コイルの一部に誘起される１次電流が全回転域で点火動作時に点火用２次電力が最適に確保できるように得られるような位置で前記誘起電力発生コイルを中間タップにて分割してスイッチング素子に接続し、前記マイコンの駆動電力及び前記回転検出回路のパルス発生動力用と、前記点火プラグによる点火動作用に前記誘起電力発生コイルを兼用させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項３】
前記誘起電力発生コイルを前記中間タップで分割して前記点火動作用に発電するコイル部は、複数の並列接続されたコイルで形成することで、巻線数と巻線径を変えずに低インピーダンスになるように構成したことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項４】
前記マイコンは、前記回転検出回路が発生した回転パルスに基づいて得られた前記クランク軸の回転数から、予めこのマイコンに記憶された回転数と前記スイッチング素子の動作タイミングの関係を参照して、前記スイッチング素子の開閉の切換時期を定めて点火制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項５】
前記マイコンは、回転パルスの他に様々な検出パルスを元に前記スイッチング素子の動作タイミングを制御することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項６】
前記スイッチング素子の電流排出側とアース間に抵抗を接続し、この抵抗と前記マイコンを接続して１次電流検知手段を構成し、この１次電流検知手段が検知した１次電流値が予め定めた１次電流の点火可能な最小値以上となる前記クランク軸の回転時期の範囲で、前記点火プラグが点火するよう前記マイコンが前記スイッチング素子を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用点火装置。
【請求項７】
前記スイッチング素子の電流排出側とアース間に抵抗を接続し、この抵抗と前記マイコンを接続して１次電流検知手段を構成し、前記マイコンは、前記１次電流検知手段が検知した１次電流値が予め定めた１次電流の最大値を超えた時期に前記スイッチング素子の開動作が生じたら、前記クランク軸の回転数に応じて予め定めた前記スイッチング素子の開動作時間よりも短い時間だけ開動作させるよう制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関用点火装置に係り、特にリコイルスタータ方式の汎用エンジンに好適な内燃機関用点火装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の汎用エンジンでは、エンジンのクランク軸に連結したフライホイール等に周方向１箇所だけ永久磁石を取り付け。永久磁石に対向して磁石発電機を設けている。磁石発電機は点火コイルを有し、点火コイルでは、コアーの外周に１次コイルが巻回され、その１次コイルの外周側に２次コイルが巻回されている。そして、１次コイルに誘起する電圧で点火コイルに１次電流を流し、この１次電流を遮断して点火用の高電圧を得ている。
【０００３】
この従来の汎用エンジンに使用する点火装置の例が、特許文献１に記載されている。この公報に記載のエンジン用点火装置では、点火コイルの１次側にコンデンサを設け、点火コイルの１次コイルの正方向誘起電圧でこのコンデンサを充電回路が充電している。コンデンサの放電回路には複数のスイッチが設けられ、エンジンの点火位置よりも位相が進んだ位置で前記複数のスイッチを順次オン状態にし、点火位置でこれらスイッチをオフ状態にしている。
【０００４】
従来のエンジンの点火装置の他の例が、特許文献２〜４に記載されている。特許文献２に記載の点火装置では、パルサコイルを不要として構造の簡単化と小型化を図るために、１次巻線で発生する電圧の主電圧分で点火エネルギーを、副電圧分で電源や回転パルス発生源としている。さらに、極性の異なる信号伝達手段を用いてマイコンが点火時点を制御している。また、特許文献３及び４に記載の点火装置では、トリガコイルの比例電圧を検出して、点火時点の最低出力を確保している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３２８９５９号公報
【特許文献２】特開２０１０−１８０８５４号公報
【特許文献３】特開２００６−０１７０６８号公報
【特許文献４】特開２００９−１５６２０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
排気容量が１０００ｃｃ以下程度であって、刈払機等に使用されるリコイルスタータ方式(手動起動方式)の汎用エジンでは、さらなる小型化や低コスト化の観点から、バッテリ等の外部電源を有せず、汎用エンジンに付設した発電機が発生した電力を、電力源として使用している。このようなバッテリレスのエンジンは構成が簡単で、確実な点火動作が得られるという利点を有している。
【０００７】
しかしながら、点火のタイミングによってはエンジンの出力が過大になり、点火プラグの早期の消耗や２次コイルの過剰発熱を引き起こす恐れがある。そのため、１次電流や１次電圧を検出して点火装置の出力を抑制することにより出力過大の問題を回避し、点火装置の構成を簡素化するために点火タイミングについては特に制御しない方式を多用していた。その結果、点火タイミングを所望のタイミングに必ずしもすることができず、エンジンの安全で効率のよい運転や燃料消費率の低減、排ガスの十分な浄化を達成できない恐れがあった。また、エンジンの過回転時やオイルレベルの異常時、クラッチ連結状態の始動時等に、点火動作を中止させる失火制御用の失火制御装置を別途設ける必要もあった。さらに、エンジン負荷に応じて点火時期を切換えることが困難であった。
【０００８】
これらの不具合を解消するために、上記特許文献１ないし４では、マイコン等の制御手段を用いて点火用スイッチング素子を制御している。特許文献１に記載の点火装置では、１次コイルに誘起される正方向電圧で充電されるコンデンサを設けているので、１次コイルに正方向電圧が誘起する区間を過ぎた区間まで点火位置を変化させることができ、展開位置の進角幅を拡大できるという利点を有している。しかしながら、この公報に記載の点火装置では、設定した点火時期により出力が小さすぎて失火したり、逆に出力が大きすぎて点火プラグが早期に消耗したりまたは２次コイルが過剰に発熱するという不具合の発生については、十分には考慮されていない。
【０００９】
また特許文献２に記載の点火装置では、１次巻線の主電力分を点火電力、副電力分を電源や回転パルスの生成に用い、マイコンが点火時期を制御しているので、所望の時期に点火時期を設定できる。しかしながら、マイコンのグランドと、スイッチング素子のグランドが異なっており、点火電力として使用する主電力部の出力を検出することが電気的にできず、設定した点火時期では出力が小さすぎて失火したり、逆に出力が大きすぎて点火プラグが早期に消耗したり２次コイルが過剰に発熱するという不具合が発生する恐れがある。
【００１０】
さらに、特許文献３、４に記載の点火装置では、トリガコイルの比例電圧を検知して点火時点での最低出力を得ているが、トリガコイルのばらつきやスイッチング素子の電圧降下のばらつきが比例電圧の検知に影響するので、点火時点で最低出力が得られない恐れがあるとともに、逆に過大出力の場合については考慮されていない。さらに、トリガコイルと充電コイルを必要とし、装置の小型化等を考慮するとそれぞれに最適な線径を選ぶ必要があり、製造コストが増大する恐れがある。
【００１１】
本発明は、上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、リコイルスタータ方式または手動起動方式の汎用エンジンにおいて、点火装置が、バッテリを必要としない簡単な構成のもとで、エンジンの低回転域（始動時）から電源を確保してマイコン制御を可能にすることにある。さらに本発明の他の目的は、上記目的に加え、点火装置の出力を安定させて、過剰出力を回避することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成する本発明の特徴は、内燃機関のクランク軸に連結した回転体に永久磁石が設置され、この永久磁石と磁路を構成するように配置された内燃機関用点火装置であって、コアーと、このコアーに巻回された誘起電力発生コイルと、この誘起電力発生コイルと同軸上に巻回された２次コイルと、前記永久磁石が回転して発生する前記誘起電力発生コイルの誘起電流をオン／オフするスイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続されたマイコンと、このマイコンに接続された回転検出回路とを備え、前記マイコンは、前記スイッチング素子を駆動して前記誘起電力発生コイルを流れる電流を急激に変化させて前記２次コイルに高電圧を発生させ、この２次コイルに接続された点火プラグに火花放電を発生させて点火動作させ、前記誘起電力発生コイルに誘起される誘起電力の一部を前記マイコンの駆動源および前記回転検出回路のパルス発生動力とし、前記スイッチング素子と前記マイコンとは内燃機関のアースと共通の回路アースで構成されることにある。
【００１３】
そしてこの特徴において、前記誘起電力発生コイルの一部又は全体で、前記内燃機関の始動時から前記マイコンの駆動電力及び前記回転検出回路のパルス発生動力が得られる巻線数及び巻線径を有しており、前記誘起電力発生コイルの一部に誘起される１次電流が全回転域で点火動作時に点火用２次電力が最適に確保できるように得られるような位置で前記誘起電力発生コイルを中間タップにて分割してスイッチング素子に接続し、前記マイコンの駆動電力及び前記回転検出回路のパルス発生動力用と、前記点火プラグによる点火動作用に前記誘起電力発生コイルを兼用させるのが好ましい。
【００１４】
また、前記誘起電力発生コイルを前記中間タップで分割して前記点火動作用に発電するコイル部は、複数の並列接続されたコイルで形成することで、巻線数と巻線径を変えずに低インピーダンスになるように構成されていてもよい。さらに、前記スイッチング素子とマイコンとを共通アースとし、前記マイコンは、前記回転検出回路が発生した回転パルスに基づいて得られた前記クランク軸の回転数から、予めこのマイコンに記憶された回転数と前記スイッチング素子の動作タイミングの関係を参照して、前記スイッチング素子の開閉の切換時期を定めて点火制御するのがよい。
【００１５】
さらに、前記スイッチング素子の電流排出側とアース間に抵抗を接続し、この抵抗と前記マイコンを接続して１次電流検知手段を構成し、この１次電流検知手段が検知した１次電流値が予め定めた１次電流の点火可能な最小値以上となる前記クランク軸の回転時期の範囲で、前記点火プラグが点火するよう前記マイコンが前記スイッチング素子を制御するのがよく、前記スイッチング素子の電流排出側とアース間に抵抗を接続し、この抵抗と前記マイコンを接続して１次電流検知手段を構成し、前記マイコンは、前記１次電流検知手段が検知した１次電流値が予め定めた１次電流の最大値を超えた時期に前記スイッチング素子の開動作が生じたら、前記クランク軸の回転数に応じて予め定めた前記スイッチング素子の開動作時間よりも短い時間だけ開動作させるよう制御するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、リコイルスタータ方式または手動起動方式の汎用エンジンにおいて、点火装置が備える１次コイルに直列に充電コイルを接続し、この充電コイルに誘起された正電圧をマイコンの電源として利用するので、バッテリを必要としない簡単な構成のもとで、エンジンの低回転域（始動時）から電源を確保してマイコン制御が可能となる。さらに、スイッチング素子に接続する抵抗で１次電流を検出し、検出した１次電流によりマイコンが点火タイミングを制御するようにしたので、点火装置の出力が安定し過剰出力が回避される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る内燃機関用点火装置の一実施例の正面断面図である。
【図２】図１に示した内燃機関用点火装置の回路図である。
【図３】図１に示した内燃機関用点火装置内で発生する１次、２次電流とスイッチン    グ素子の動作を説明する図である。
【図４】本発明に係る内燃機関用点火装置の他の実施例の回路図である。
【図５】本発明に係る内燃機関用点火装置のさらに他の実施例の回路図である。
【図６】本発明に係る内燃機関用点火装置のさらに他の実施例の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る内燃機関用点火装置のいくつかの実施例を、図面を用いて説明する。図１は、内燃機関用点火装置１００を汎用の内燃機関(エンジン)のクランク軸に接続したフライホイールの外周側に設けた正面図である。本発明で取り扱う汎用の内燃機関は、排気容量がおおむね１０００ｃｃ以下であり、刈払機や芝刈り機、船外機等に使用できるものである。
【００１９】
また、点火装置１００は、バッテリ等の外部電源を備えておらず、ロープ等を引いて起動するリコイルスタータ方式またはキックスタート方式等の手動起動方式を採用するものである。これらの手動起動方式を利用するため、および簡素な構成とするため、バッテリは搭載されていない。
【００２０】
リコイルスタータ方式の内燃機関では、ロープを引くことにより内燃機関に連結する図示しないクランク軸が回転する。クランク軸には鉄製のフライホイール２が取り付けられている。フライホイール２の外周の一部に形成された凹部５内には、フライホイール２の径方向に着磁された永久磁石４が１個だけ固定して設けられている。フライホイール２と永久磁石４とは、磁石回転子１０を構成している。磁石回転子１０では、永久磁石４の外側の磁極（図１ではＮ極）と、凹部５の両側に導出された１対の磁極（図１の例ではＳ極）とにより、３極の磁石界磁が構成される。
【００２１】
一方、内燃機関のケースやカバー等に固定子としての点火装置１００が固定されており、磁石回転子１０に対向している。点火装置１００は、磁石回転子１０の磁極に対向する磁極部１３、１４を先端部に有し、互いに離隔して配置されたヨーク１５、１６と、このヨークにほぼ直角に接続する角棒形状のコアー１２とを、有している。コアー１２とヨーク１５、１６とで、Ｃの字型に形成されている。
【００２２】
コアー１２には、コイル３３が巻回さており、このコイル３３の外周側には、さらに２次コイル３１が巻回されている。さらに、コイル３３は、詳細を後述するように、一次コイルと充電コイルとから構成されている。２次コイル３１の外周側は、樹脂からなるケース１１で被覆されている。
【００２３】
ケース１１内には、コイル３３、２次コイル３１の他に、１次電流制御回路の構成部品が基板３２に搭載されて埋設されている。ケース１１の一端から、２次コイルにＬ２に一端側が接続された高圧コード２１が導出されている。高圧コード２１を介して２次コイル３１に発生した誘起電圧を、内燃機関のシリンダに取り付けた点火プラグ２２に印加する。
【００２４】
図２に、本発明に係る点火装置１００の一実施例の回路図を、図３にこの点火装置１００を動作させたときの電流波形及びスイッチング素子Ｔｒの動作状態を示す。図２に示す点火装置１００が有するコイルＬは、図１のコイル３３に相当するものであり、装置の小型化及び作成の容易さを考慮して、同一線径の巻線から構成されている。コイル３３は、中間タップＴａｐを境に、一次コイルＬ１と充電コイルＬＣＨに分けられる。換言すれば、一次コイルＬ１と充電コイルＬＣＨは、タップＴａｐを接続部として直列接続されている。
【００２５】
中間タップＴａｂにより規定される１次コイルＬ１の中間タップＴａｂ側は、回路切換え素子として作用するパワートランジスタＴｒのコレクタに接続されている。パワートランジスタＴｒのエミッタ側は、１次電流を計測するための抵抗Ｒ１に、パワートランジスタＴｒのベース側は、ＲＯＭやＲＡＭを含むＣＰＵ４２に接続されている。中間タップＴａｂで規定される充電コイルＬＣＨの端部にはダイオードＤ１が接続されている。また、２次コイルＬ２の一端側はダイオードＤ１に、他端側は点火プラグ２２に接続されている。
【００２６】
ＣＰＵ４２は、回転検出回路４１及び電源回路に接続されている。回転検出回路４１には、例えば上記特許文献１に記載の基準位置検出回路と同様のものを用いることができる。電源回路は、コンデンサＣ１とツェナーダイオードＺＤ１の並列回路で構成される。回転検出回路４１及び電源回路には、それぞれダイオードＤ２、Ｄ３が接続されている。さらに、これら各回路と並列にダイオードＤ４が接続されている。
【００２７】
上記構成の内燃機関用点火装置を有するリコイルスタータ方式の内燃機関では、スタータに連結したロープを引くことにより、クランク軸が回転する。クランク軸が回転すると、図１に示すようにクランク軸に取り付けたフライホイール２が回転し、フライホイール２の外周側に位置する永久磁石４とコアー１２の磁極間に磁束変化が生じ、点火装置１００の１次コイルＬ１および充電コイルＬＣＨからなるコイル３３（Ｌ）が発電する。
【００２８】
その際、クランク軸が回転して磁石４がコアー１２に近づくと、コイルＬには正方向電圧が僅かの回転角θ間誘起される。クランク軸の回転が進むと正方向電圧は減少し、磁石がコアー１２に対している間、負方向電圧が誘起される。磁石４がコアー１２に対している間誘起される負方向電圧は、磁石４がコアー１２から離れる直前に再び正方向電圧に変化する。この正方向電圧の誘起は、僅かの回転角θの間だけ生じる。
【００２９】
クランク軸の回転により、１次コイルＬ１および充電コイルＬＣＨには、上記のように正方向または負方向の誘起電圧が発生するので、図２に示した回路では、ｉａおよびｉｂで示した交流の電力が発生する。図２の左回りの電流ｉａは上記正方向電圧発生時に生じる電流である。この電流ｉａと、１次コイルＬ１および充電コイルＬＣＨが直列接続した全インダクタンスＬとから発生する電力は、点火装置１００の電源や回転検出回路４１で発生する回転パルス用に用いられ、最適な低回転域から高電圧の出力を得られる。
【００３０】
一方、図２の右回りの電流ｉｂは、上記負方向電圧発生時に生じる電流である。この電流ｉｂは、この点火装置１００の点火プラグ２２への印加電圧を与えるものであり、コイルＬから１次コイルＬ１を切り分けて、スイッチング素子であるトランジスタＴｒや抵抗Ｒに電流ｉ１が流れる経路を確立する。
【００３１】
具体的には、正方向の誘起電圧が１次コイルＬ１及び充電コイルＬＣＨに作用すると、正方向の誘起電圧であるので、ダイオードＤ１は通電状態になる。そして、ダイオードＤ２、Ｄ３も通電状態となるので、電源回路４０のコンデンサＣ１は+に帯電する。しかしながら、ＣＰＵ４２を動作させる規定の作動電力を電源回路４０から得られないので、ＣＰＵ４２はパワートランジスタＴｒのベースに電圧を供給できない。その結果、パワートランジスタＴｒのコレクタ−エミッタ間の通電は遮断されたままである。つまり図２において、矢印Ｉａで示す電流が、充電コイルＬＣＨ、１次コイルＬ１、ダイオードＤ３、コンデンサＣ１、ダイオードＤ１で形成される回路を流れる。
【００３２】
クランク軸の回転が進み、１次コイルＬ１及び充電コイルＬＣＨに負方向の誘起電圧が発生すると、ダイオードＤ１〜Ｄ３は通電遮断になり、ダイオードＤ４が通電状態になる。さらにツェナーダイオードＺＤ１は、コンデンサＣ１から放電される電荷による電圧を所定値以上にして、ＣＰＵ４２へ通電する。ＣＰＵ４２の駆動電力を電源回路４０から得られたので、ＣＰＵ４２はパワートランジスタＴｒのベース電圧を供給する。これにより、誘起電流Ｉｂが発生する。この間、トランジスタＴｒのコレクタ−エミッタ間が通電し、矢印で示す電流Ｉ１が１次コイルＬ１及びトランジスタＴｒ、ダイオードＤ４を結ぶ回路を流れる。
【００３３】
その後、クランク軸の回転角θが所定角度になったら、ＣＰＵ４２はパワートランジスタＴｒのベースへの通電を遮断し、トランジスタＴｒのコレクタ−エミッタ間の通電が遮断される。その結果、１次コイルＬ１への通電が遮断されるので、１次コイルＬ１の電流が０になり、２次コイルＬ２に誘起電圧が発生し、点火プラグ２２へ印加電圧が作用する。
【００３４】
その後クランク軸の回転が進んでも、トランジスタＴｒのベース電圧がＣＰＵ４２から供給されない状態が維持され、トランジスタＴｒのコレクタ−エミッタ間は遮断のままである。クランク軸の回転がさらに進んで、再び正の誘起電圧が１次コイルＬ１に誘起されると、電源回路４０のコンデンサＣ１に電荷が蓄電される。この蓄電は、２次コイルＬ２から点火プラグ２２への次回の印加時に利用される。
【００３５】
このようにコイルＬが動作するので、コイルＬは全体として、パルサコイルや充電コイルＬＣＨとして必要な高いインダクタンスに設定される。また、タップＴａｐで充電コイルＬＣＨと分けられて１次コイルＬ１として作用するので、１次コイルＬ１として最適な巻数(低インピーダンス)の部分にタップＴａｐが配設される。これにより、１次電流ｉ１に必要な高電流の出力が得られる。
【００３６】
点火装置１００の点火コイル部の１次側に配置されるコイル３３（Ｌ）をこのように設定したので、始動時の低速時であっても、正方向電圧を電源や回転パルスの生成に有効に活用できる。また、負方向電圧を点火動作に活用でき、以下に説明する最適な点火性能が得られる。
【００３７】
切換スイッチとしてのパワートランジスタＴｒを用いた最適点火動作について、図３の電流波形図およびをスイッチング素子Ｔｒの状態図を援用しながら説明する。図３の横軸は、クランク軸の回転角θである。クランク軸の回転角θは、内燃機関の動作角であり、経過時間に対応する。
【００３８】
図２に示すように、１次電流ｉ１を検出するために電流検出用抵抗Ｒ１をパワートランジスタＴｒに接続するとともに、ＣＰＵ４２のＡ／Ｄ端子に入力している。さらに、１次電流ｉ１に対して図３に示すように、点火時期を制御するために、１次電流ｉ１に最大値ｉｍａｘ及び最小値ｉｍｉｎの閾値を設定する。これらの値は、以下のように使用する。
【００３９】
回転検出回路４１が発生する回転パルスから、ＣＰＵ４２はエンジンの回転数を算出する。そして、予めＣＰＵ４２に記憶された進角を考慮した回転数−点火時期（回転角θｉ）の最適関係を参照して、回転数に応じた点火時期(θｉ)で点火するように、ＣＰＵ４２はスイッチング素子Ｔｒに対して開放パルスを出力する。このとき、ＣＰＵ４２から出力される予定の設定点火時期θｉが、Ａ／Ｄ入力端子に入力される１次電流ｉ１が最小値ｉｍｉｎになる時期θａに達していなければ、１次電流ｉ１が最小値ｉｍｉｎになり得る時期θａが経過するまで出力を延期し、最小値ｉｍｉｎになる時期θａになったら、パワートランジスタＴｒに切換え指示を出力する。また出力予定の設定点火時期θ１が、Ａ／Ｄ入力端子に入力される１次電流ｉ１が最小値ｉｍinに戻る時期θｂを超えることが予期されるときは、最小値ｉｍｉｎに戻る時期θｂに出力する。このように点火時期を定めることで、製造バラツキや部品バラツキの影響が少ない確実な点火が可能となる。
【００４０】
また、ＣＰＵ４２がスイッチング素子Ｔｒに出力する点火時期θｉに、１次電流ｉ１が最大値ｉｍａｘを超えている場合には、その時点で一旦スイッチング素子Ｔｒに出力してスイッチング素子Ｔｒを開放する。そして、点火エネルギーが過剰になるのを防止するために、ＣＰＵ４２により予め設定した設定時間θｃになるのを待ってスイッチング素子Ｔｒを閉じるパルスを出力する。以上説明した詳細を、図３に示す。
【００４１】
図３の最上段は、１次コイルＬ１に発生する誘起電圧Ｖ１であり、２段目は回転検出回路４１からＣＰＵ４２へ入力される入力電圧ＶＣＰＵである。また、第３段目は、１次コイルＬ１に発生する誘起電流ｉ１を示している。さらに、第４段目はＣＰＵ４２からパワートランジスタＴｒのベースへ入力される入力電圧ＶＴｒ−Ｂであり、この入力電圧ＶＴｒ−Ｂにより、パワートランジスタＴｒがスイッチングする様子をその下段に示している。最下段は、２次コイルＬ２に誘起される誘起電流ｉ２のタイムチャートである。
【００４２】
これにより、２次コイルＬ２及び点火プラグ２２に流れる２次電流ｉ２を設定時間以下に抑えることができ、図３で斜線部に示す量だけ過剰なエネルギーの放出を防止できる。その結果、発生した過剰な点火エネルギーにより点火プラグ２２が消耗することや２次コイルＬ２が過剰に発熱するのを抑制できる。
【００４３】
以上説明したように、本実施例によれば、フライホイールの外周部に取り付けた永久磁石とこの永久磁石に対向する１次コイルとの相互誘導作用により、１次コイルに生じる誘起電圧の中で、点火プラグへの印加に寄与する負方向の誘起電圧のみならず、正方向の誘起電圧をＣＰＵの電源に利用できるので、ＣＰＵが１次コイルの遮断時期を適正時期に制御可能になる。そして、１次コイルに流れる電流を検出する回路をスイッチング素子に接続し、その出力をＣＰＵに入力してスイッチング素子の開放タイミング及び開放時間を制御したので、点火プラグや２次コイルに過剰な点火エネルギーが負荷されるのを防止できる。
【００４４】
また、ＣＰＵの電源として利用するのに最適な充電コイルの線径及びターン数と、点火コイルの１次コイルとして最適なコイルの線径及びターン数を適宜選択できるので、同一のコイルをＣＰＵの電源用及び１次コイルとして使用する場合に比べて、電源機能と遮断動作の双方を確実に実行できる。同一のコイルで電源を確保しようとすると、正方向の誘導電圧を大きくせざるを得ず、その場合誤点火を誘発しやすくなるが、本実施例によれば点火プラグの誤点火を確実に防止できる。なお本実施例では、必要ターン数を得るために１次コイルは大型化するが、構成が簡単になり製作が容易になる。
【００４５】
本発明に係る点火装置の他の実施例を、図４ないし図６に示す。図４は、点火装置の他の実施例の回路図である。この図４に示す実施例が図２に示した実施例と異なるのは、１次コイルＬ１を並列接続した２つのコイルＬ１１、Ｌ１２で構成し、一方のコイルＬ１１はタップＴａｂで充電コイルＬＣＨと分割したことにある。その他は、図２に示す実施例と同じである。本実施例では、同一線径のコイルを１次コイルＬ１及び充電コイルＬＣＨに用い、必要なターン数を得るために１次コイルを並列接続したので、１次コイルの大型化を防止でき、小型でコンパクトかつ点火時期を制御可能な点火装置を実現できる。
【００４６】
図５及び図６は、本発明に係る点火装置のさらに他の実施例の回路図である。図５は図２に記載の実施例に対応する図であり、図６は図４に記載の実施例に対応する図である。いずれの実施例においても、１次コイルに生じる誘起電圧の中で、点火プラグへの印加に寄与する負方向の誘起電圧のみならず、正方向の誘起電圧をＣＰＵの電源に利用できるので、ＣＰＵが１次コイルの遮断時期を適正時期に制御可能になる。そして、１次コイルに流れる電流を検出してＣＰＵにＡＤ入力してスイッチング素子の開放タイミング及び開放時間を制御したので安定した出力を確保でき、かつ点火プラグや２次コイルに過剰な点火エネルギーが負荷されるのを防止できる。
【符号の説明】
【００４７】
２…フライホイール、３…磁石回転子、４…（永久）磁石、１０…磁石回転子、１１…ケース、１２…コアー、１３、１４…磁極部、１５、１６…ヨーク、２１…高圧端子、２２…点火プラグ、３１…２次コイル、３２…制御基板、３３…コイル部、４１…回転検出回路、４２…ＣＰＵ（マイコン）、１００…点火装置、Ｃ１、Ｃ２…コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ５…ダイオード、ｉ１、ｉａ、ｉｂ……１次電流、Ｌ…コイル部、Ｌ１…１次コイル、Ｌ２…２次コイル、ＬＣＨ…充電コイル、Ｒ１…（電流検出用）抵抗、Ｒ２…抵抗、Ｔａｐ…（中間）タップ、Ｔｒ…パワートランジスタ（スイッチング素子）、ＺＤ１…ツェナーダイオード。
【図１】
2018132067.tif 000003
【図２】
2018132067.tif 000004
【図３】
2018132067.tif 000005
【図４】
2018132067.tif 000006
【図５】
2018132067.tif 000007
【図６】
2018132067.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成30年6月14日(2018.6.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランク軸に連結した回転体に永久磁石が設置され、この永久磁石と磁路を構成するように配置された内燃機関用点火装置であって、コアーと、このコアーに巻回された誘起電力発生コイルと、この誘起電力発生コイルと同軸上に巻回された２次コイルと、前記永久磁石が回転して発生する前記誘起電力発生コイルの誘起電流をオン／オフするスイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続されたマイコンと、このマイコンに接続された回転検出回路とを備え、前記マイコンは、前記スイッチング素子を駆動して前記誘起電力発生コイルを流れる電流を急激に変化させて前記２次コイルに高電圧を発生させ、前記２次コイルに接続された点火プラグに火花放電を発生させて点火動作させ、前記誘起電力発生コイルに誘起される誘起電力の一部を前記マイコンの駆動源および前記回転検出回路のパルス発生動力とし、前記スイッチング素子と前記マイコンは内燃機関本体のアースと共通の回路アースに接続されると共に、
前記スイッチング素子の電流排出側とアース間に抵抗を接続し、この抵抗と前記マイコンを接続して１次電流検知手段を構成し、この１次電流検知手段が検知した１次電流値が予め定めた１次電流の点火可能な最小値以上となる前記クランク軸の回転時期の範囲で、前記点火プラグが点火するよう前記マイコンが前記スイッチング素子を制御することを特徴とする内燃機関用点火装置。
【請求項２】
内燃機関のクランク軸に連結した回転体に永久磁石が設置され、この永久磁石と磁路を構成するように配置された内燃機関用点火装置であって、コアーと、このコアーに巻回された誘起電力発生コイルと、この誘起電力発生コイルと同軸上に巻回された２次コイルと、前記永久磁石が回転して発生する前記誘起電力発生コイルの誘起電流をオン／オフするスイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続されたマイコンと、このマイコンに接続された回転検出回路とを備え、前記マイコンは、前記スイッチング素子を駆動して前記誘起電力発生コイルを流れる電流を急激に変化させて前記２次コイルに高電圧を発生させ、前記２次コイルに接続された点火プラグに火花放電を発生させて点火動作させ、前記誘起電力発生コイルに誘起される誘起電力の一部を前記マイコンの駆動源および前記回転検出回路のパルス発生動力とし、前記スイッチング素子と前記マイコンは内燃機関本体のアースと共通の回路アースに接続されると共に、
前記スイッチング素子の電流排出側とアース間に抵抗を接続し、この抵抗と前記マイコンを接続して１次電流検知手段を構成し、前記マイコンは、前記１次電流検知手段が検知した１次電流値が予め定めた１次電流の最大値を超えた時期に前記スイッチング素子の開動作が生じたら、前記クランク軸の回転数に応じて予め定めた前記スイッチング素子の開動作時間よりも短い時間だけ開動作させるよう制御することを特徴とする内燃機関用点火装置。
【請求項３】
内燃機関のクランク軸に連結した回転体に永久磁石が設置され、この永久磁石と磁路を構成するように配置された内燃機関用点火装置であって、コアーと、このコアーに巻回された誘起電力発生コイルと、この誘起電力発生コイルと同軸上に巻回された２次コイルと、前記永久磁石が回転して発生する前記誘起電力発生コイルの誘起電流をオン／オフするスイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続されたマイコンと、このマイコンに接続された回転検出回路とを備え、前記マイコンは、前記スイッチング素子を駆動して前記誘起電力発生コイルを流れる電流を急激に変化させて前記２次コイルに高電圧を発生させ、前記２次コイルに接続された点火プラグに火花放電を発生させて点火動作させ、前記誘起電力発生コイルに誘起される誘起電力の一部を前記マイコンの駆動源および前記回転検出回路のパルス発生動力とし、前記スイッチング素子と前記マイコンは内燃機関本体のアースと共通の回路アースに接続されると共に、
前記スイッチング素子の電流排出側とアース間に抵抗を接続し、 この抵抗と前記マイコンを接続して１次電流検知手段を構成し、 前記マイコンは、前記１次電流検知手段が検知した１次電流値に応じて 点火タイミングを制御することを特徴とする内燃機関用点火装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
上記目的を達成する本発明の特徴は、内燃機関のクランク軸に連結した回転体に永久磁石が設置され、この永久磁石と磁路を構成するように配置された内燃機関用点火装置であって、コアーと、このコアーに巻回された誘起電力発生コイルと、この誘起電力発生コイルと同軸上に巻回された２次コイルと、前記永久磁石が回転して発生する前記誘起電力発生コイルの誘起電流をオン／オフするスイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続されたマイコンと、このマイコンに接続された回転検出回路とを備え、前記マイコンは、前記スイッチング素子を駆動して前記誘起電力発生コイルを流れる電流を急激に変化させて前記２次コイルに高電圧を発生させ、この２次コイルに接続された点火プラグに火花放電を発生させて点火動作させ、前記誘起電力発生コイルに誘起される誘起電力の一部を前記マイコンの駆動源および前記回転検出回路のパルス発生動力とし、前記スイッチング素子と前記マイコンとは内燃機関本体のアースと共通の回路アースに接続されると共に、前記スイッチング素子の電流排出側とアース間に抵抗を接続し、この抵抗と前記マイコンを接続して１次電流検知手段を構成し、この１次電流検知手段が検知した１次電流値が予め定めた１次電流の点火可能な最小値以上となる前記クランク軸の回転時期の範囲で、前記点火プラグが点火するよう前記マイコンが前記スイッチング素子を制御する構成とされていることにある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、本発明の特徴は、内燃機関のクランク軸に連結した回転体に永久磁石が設置され、この永久磁石と磁路を構成するように配置された内燃機関用点火装置であって、コアーと、このコアーに巻回された誘起電力発生コイルと、この誘起電力発生コイルと同軸上に巻回された２次コイルと、前記永久磁石が回転して発生する前記誘起電力発生コイルの誘起電流をオン／オフするスイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続されたマイコンと、このマイコンに接続された回転検出回路とを備え、前記マイコンは、前記スイッチング素子を駆動して前記誘起電力発生コイルを流れる電流を急激に変化させて前記２次コイルに高電圧を発生させ、この２次コイルに接続された点火プラグに火花放電を発生させて点火動作させ、前記誘起電力発生コイルに誘起される誘起電力の一部を前記マイコンの駆動源および前記回転検出回路のパルス発生動力とし、前記スイッチング素子と前記マイコンは内燃機関本体のアースと共通の回路アースに接続されると共に、前記スイッチング素子の電流排出側とアース間に抵抗を接続し、この抵抗と前記マイコンを接続して１次電流検知手段を構成し、前記マイコンは、前記１次電流検知手段が検知した１次電流値が予め定めた１次電流の最大値を超えた時期に前記スイッチング素子の開動作が生じたら、前記クランク軸の回転数に応じて予め定めた前記スイッチング素子の開動作時間よりも短い時間だけ開動作させるよう制御する構成とされていることにある。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
更に、本発明の特徴は、内燃機関のクランク軸に連結した回転体に永久磁石が設置され、この永久磁石と磁路を構成するように配置された内燃機関用点火装置であって、コアーと、このコアーに巻回された誘起電力発生コイルと、この誘起電力発生コイルと同軸上に巻回された２次コイルと、前記永久磁石が回転して発生する前記誘起電力発生コイルの誘起電流をオン／オフするスイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続されたマイコンと、このマイコンに接続された回転検出回路とを備え、前記マイコンは、前記スイッチング素子を駆動して前記誘起電力発生コイルを流れる電流を急激に変化させて前記２次コイルに高電圧を発生させ、この２次コイルに接続された点火プラグに火花放電を発生させて点火動作させ、前記誘起電力発生コイルに誘起される誘起電力の一部を前記マイコンの駆動源および前記回転検出回路のパルス発生動力とし、前記スイッチング素子と前記マイコンは内燃機関本体のアースと共通の回路アースに接続されると共に、前記スイッチング素子の電流排出側とアース間に抵抗を接続し、 この抵抗と前記マイコンを接続して１次電流検知手段を構成し、 前記マイコンは、前記１次電流検知手段が検知した１次電流値に応じて 点火タイミングを制御する構成とされていることにある。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】