(57)【要約】【課題】内燃機関の低速回転数から常用回転数までは起動性および馬力を向上でき、常用回転数以降では内燃機関の過回転の防止を可能にする。【解決手段】発電コイル１の誘起電圧を充電する点火用充放電コンデンサ１０と、発電コイルコイル１の誘起電圧が予め設定されたトリガレベルに達したときトリガされて導通し、充電電圧をイグニッションコイル１１に供給する第１のスイッチング素子１２と、発電コイル１およびトリガコイル２の誘起電圧を充電するトリガ制御用コンデンサ２１とを設けて、トリガ制御用コンデンサ２１の充電に続く放電の所定時間分、第２のスイッチング素子２６により発電コイル１の誘起電圧による第１スイッチング素子１２のトリガを禁止する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石５を挟んで配置された磁極６、７を持つロータ３と、該ロータ３に対向配置され、一方の脚８ｂにトリガコイル２を、またその脚８ｂに対してロータ３の回転方向とは反対側の脚８ａに発電コイル１をそれぞれ巻装したコア８と、前記発電コイル１の誘起電圧を充電する点火用充放電コンデンサ１０と、前記発電コイル１の誘起電圧が予め設定されたトリガレベルに達したときトリガされて導通し、前記点火用充放電コンデンサ１０に充電された電圧をイグニッションコイル１１に供給する第１のスイッチング素子１２と、前記発電コイル１およびトリガコイル２の誘起電圧を充電するトリガ制御用コンデンサ２１と、該トリガ制御用コンデンサ２１の充電に続く放電の所定時間分、前記発電コイル１の誘起電圧による前記第１スイッチング素子１２のトリガを禁止する第２のスイッチング素子２６とを備えたことを特徴とする内燃機関の無接点点火装置。
【請求項２】
前記第２のスイッチング素子２６が、前記トリガ制御用コンデンサ２１の放電の所定時間内において、前記発電コイル１の両端をショートして、前記第１のスイッチング素子１２のトリガを禁止するトランジスタであることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の無接点点火装置。
【請求項３】
前記トリガ制御用コンデンサ２１が、点火時期の遅角制御のために、該トリガ制御用コンデンサ２１の放電時定数を決定するための時定数回路を構成することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の無接点点火装置。
【請求項４】
前記点火用充放電コンデンサ１０の耐圧以下の高電圧で前記第１のスイッチング素子１２をトリガさせる回路保護用トリガ回路３１を設けたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の無接点点火装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低速回転域から高速回転域にかけて点火時期を自動的に進角制御および遅角制御する内燃機関の無接点点火装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関の無接点点火装置として、例えば、磁極を持ったロータの回転時に、発電コイルが誘起した電圧を点火用充放電コンデンサに充電し、この点火用充放電コンデンサに充電した電荷を、トリガコイルが誘起した電圧によってスイッチされるスイッチング素子を通じて、イグニッションコイルに供給するものがある。
【０００３】
この無接点点火装置では、内燃機関の回転数、つまり、前記ロータの回転数が上昇すると、これとともに点火用充放電コンデンサの充放電タイミングが早くなり、遂には内燃機関の回転数が設定回転数を超えて上昇してしまい、内燃機関の焼付きを生じる場合がある。
【０００４】
一方、これに対し、従来からガバナー機構を採用した内燃機関の過回転防止装置が広く提供されている。しかし、このガバナー機構はクランク軸と一体回転しながら伸縮作動するため、大きな作動空間を要し、また、機械的動作を行うために、寿命が短いという課題があった。
【０００５】
さらに、このような作動空間の狭小化および長寿命化を図るために、従来から内燃機関が設定回転数に達した後は、点火時期特性を所定のフラットな状態に保つことで、つまり点火用充放電コンデンサの放電による点火タイミングを進ませないようにして、所定のエンジン出力を得ながら、内燃機関の過回転を、狭小空間内の電気的制御にて防止できるようにした内燃機関の過回転防止装置が、種々提供されるに至っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の内燃機関の過回転防止装置にあっては、内燃機関の設定回転数以上では、点火時期を進角させることなく一定に保持するようにしていたため、複雑な電子回路を追加しなければならず、結果的に小型化およびコストの低減を実現できないという問題があった。
【０００７】
本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたものであり、内燃機関の低速回転数から常用回転数までは点火時期を進角させながら起動性および馬力を向上でき、常用回転数以降では点火時期を遅角させて、内燃機関の過回転を防止することができる小型で安価な内燃機関の無接点点火装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的達成のため、請求項１の発明にかかる内燃機関の無接点点火装置は、磁石を挟んで配置された磁極を持つロータと、該ロータに対向配置されて、一方の脚にトリガコイルを、またその脚に対してロータの回転方向とは反対側の脚に発電コイルをそれぞれ巻装したコアと、前記発電コイルの誘起電圧を充電する点火用充放電コンデンサと、前記発電コイルコイルの誘起電圧が予め設定されたトリガレベルに達したときトリガされて導通し、前記点火用充放電コンデンサに充電した電圧をイグニッションコイルに供給する第１のスイッチング素子と、前記発電コイルおよびトリガコイルの誘起電圧を充電するトリガ制御用コンデンサとを設けて、該トリガ制御用コンデンサの充電に続く放電の所定時間分、第２のスイッチング素子により前記発電コイルの誘起電圧による前記第１スイッチング素子のトリガを禁止するようにしたものである。
【０００９】
また、請求項２の発明にかかる内燃機関の無接点点火装置は、前記第２のスイッチング素子を、前記トリガ制御用コンデンサの放電の所定時間内において、前記発電コイルの両端をショートして、前記第１のスイッチング素子のトリガを禁止するトランジスタとしたものである。
【００１０】
また、請求項３の発明にかかる内燃機関の無接点点火装置は、前記トリガ制御用コンデンサが、点火時期の遅角制御のために、該トリガ制御用コンデンサの放電時定数を決定するための時定数回路を構成するようにしたものである。
【００１１】
また、請求項４の発明にかかる内燃機関の無接点点火装置は、前記点火用充放電コンデンサ１０の耐圧以下の高電圧で前記第１のスイッチング素子１２をトリガさせる回路保護用トリガ回路３１を設けたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を図について説明する。図２は本発明における内燃機関の無接点点火装置を構成する発電コイル１およびトリガコイル２のロータ３に対する配置関係を示す説明図である。同図において、ロータ３は、例えばアルミ製の非磁性体４内に、磁石５を挟むようにして一対の磁極６，７を埋設したものからなる。また、これらの各磁極６，７はロータ３の外周面に一部が図示のように露出しており、ロータ３の回転中に後述のコアの脚端面に対向可能とされている。
【００１３】
また、８はロータ３に対向したコ字状の前記コアであり、これらの脚８ａ，８ｂにはそれぞれ前記発電コイル１およびトリガコイル２が巻装されている。なおトリガコイル２は脚８ｂに、また発電コイル１は前記脚８ｂに対してロータ３の回転方向とは反対側の脚８ａに、それぞれ巻装されている。また、脚８ａ，８ｂのロータ３との対向面は円弧状に形成されて、ロータ３との距離を一定に保つようにされている。
【００１４】
図１は本発明の内燃機関の無接点点火装置を示す回路図である。同図においては、発電コイル１にダイオード９、点火用充放電コンデンサ１０およびイグニッションコイル１１の一次コイル１１ａが直列接続され、発電コイル１が誘起する正の電圧を充電する充電回路を構成している。
【００１５】
また、点火用充放電コンデンサ１０は、第１のスイッチング素子としてのサイリスタ１２のアノード・カソード、ダイオード１５およびイグニッションコイル１１の一次コイル１１ａとともに直列接続されて、これらが点火用充放電コンデンサ１０の充電電荷を放電する放電回路を構成している。これによれば、サイリスタ１２がトリガされて導通したとき、前記点火用充放電コンデンサ１０の充電電荷をイグニッションコイル１１に放出するように機能する。
【００１６】
さらに、前記イグニッションコイル１１の二次コイル１１ｂには点火プラグ１３が接続されており、前記サイリスタ１２のアノード・カソード間には、イグニッションコイル１１の一次側のＬＣ発振用ダイオード１４が接続されている。
【００１７】
また、前記サイリスタ１２のカソードおよびダイオード１５の接続点とサイリスタ１２のゲートとの間には抵抗１６が接続され、さらにダイオード１５には前記抵抗１６を介して抵抗１７およびダイオード１８からなる直列回路が並列接続されている。
【００１８】
一方、トリガコイル２の両端には、抵抗１９、ダイオード２０、トリガ制御用コンデンサ２１および前記ダイオード１５が直列接続されている。また、発電コイル１とダイオード９とを結ぶ回路および前記ダイオード２０とトリガ制御用コンデンサ２１とを結ぶ回路間に、抵抗２２およびダイオード２３が直列接続されている。
【００１９】
また、前記トリガ制御用コンデンサ２１の両端にはこれとともに時定数回路を形成する抵抗２４、２５が直列接続され、これらの抵抗２４、２５の接続点に第２のスイッチング素子としてのトランジスタ２６のベースが接続されている。このトランジスタ２６のコレクタは、前記トリガコイル２の一端とダイオード１５とを結ぶ回路に接続されている。また、そのエミッタは抵抗２７およびダイオード２８を介して発電コイル１とダイオード９とを結ぶ回路に接続されている。さらに、前記コレクタは前記抵抗１７およびダイオード１８を介してサイリスタ１２のゲートにも接続されている。トリガコイル２の両端には逆流防止用のダイオード２９が接続されている。また、発電コイル１およびダイオード９を結ぶ回路と前記サイリスタ１２のゲートとの間には、点火用充放電コンデンサ１０の耐圧以下の高電圧でサイリスタ１２をトリガさせる、抵抗３０を繋いだ回路保護用トリガ回路３１が接続されている。
【００２０】
次に前記構成の内燃機関の無接点点火装置の動作について説明する。まず、内燃機関が作動し、ロータ３が図１において矢印Ａ方向に回転すると、このロータ３に対向するコア８上の発電コイル１およびトリガコイル２には、図３（ａ）、（ｂ）に示す波形の電圧がそれぞれ誘起される。ここで、発電コイル１の誘起電圧に遅れてトリガコイル２の誘起電圧が発生する。そして、この発電コイル１の誘起電圧のうち正の電圧は、ダイオード９、点火用充放電コンデンサ１０を介してイグニッションコイル１１の一次コイル１１ａに印加されて、点火用充放電コンデンサ２１に電荷が充電される。
【００２１】
一方、トリガコイル２の誘起電圧のうち、正の電圧は、発電コイル１の正の誘起電圧の立上りより所定周期だけ遅れて立上り、この電圧は抵抗１９、ダイオード２０、１５を介してトリガ制御用コンデンサ２１を充電する。また、このトリガ制御用コンデンサ２１には、発電コイル１からの正の誘起電圧によっても充電が行われ、図３（ｃ）に示すような充電電圧波形となる。そして、前記点火用充放電コンデンサ１０の充電後にこのサイリスタ１２のゲートの電位が設定レベル、つまり、発電コイル１の誘起電圧が図３（ａ）に示す最初のトリガレベルＬＬに達すると、このサイリスタ１２はターンオンして、点火用充放電コンデンサ１０の電荷を、このサイリスタ１２を通じてイグニッションコイル１１へ供給する。このため、このイグニッションコイル１１から点火プラグ１３に点火電圧が印加され、内燃機関における燃焼室内の混合気に点火が行われる。この動作の繰り返しによって、内燃機関の起動およびこれに続く回転数の上昇が促され、さらに点火時期の進角によってエンジン出力である馬力が増す。
【００２２】
また、発電コイル２の誘起電圧が正から負に変化する過程で、トリガ制御用コンデンサ２１に充電された図３（ｃ）に示す充電電圧波形の電荷が、このトリガ制御用コンデンサ２１とともに時定数回路を構成する抵抗２４、２５を通じて放電され、トランジスタ２６がオンとなる。このため、このトランジスタ２６、抵抗２７およびダイオード２８の直列回路が発電コイル１をシャントし、この間サイリスタ１２のトリガが禁止されてオフ状態となる。
【００２３】
従って、前記トランジスタ２６のオンによるサイリスタ１２のトリガ禁止は、内燃機関が予め設定された常用回転数を超えて高速回転したとき、発電コイル１の誘起電圧の発生周期が縮まるのに対し、その誘起電圧の時間軸方向の幅が広がり、トリガ制御用コンデンサ２１の放電時定数に対して、図４に示すように遅角幅Ｔ１遅れてサイリスタ１２のトリガが行われる。このため、点火用充放電コンデンサ１０充電電圧Ｒの放電の遅れが始まる。つまり、内燃機関の回転数が、図４に示すように前記時定数回路の設定時定数に対応する常用回転数を超えると、点火時期が徐々に遅れることとなり、結果として、内燃機関の過回転を防止できる。
【００２４】
なお、内燃機関が起動されて、常用回転数ＮＲに達するまでの低速域から所定の常用回転数域までは、内燃機関の回転数の上昇とともに点火時期は前記時定数による影響を受けずに速やかに進角していく。従って、内燃機関の起動が安定的に行えるとともに、クランキングの遅れに伴うケッチンの発生を防止でき、常用回転域では点火時期が略最大進んでいるため、内燃機関の馬力を十分に確保できる。また、トリガコイル２の利用によって、点火時期制御のための回路構成を簡素化できる。
【００２５】
一方、内燃機関が前記高速回転を超えてさらに高速で回転した場合には、発電コイル１の誘起電圧の発生周期が、図５に示すようにさらに縮まり、前記トリガ制御用コンデンサ２１の放電電圧によるトランジスタ２６のオンによって、サイリスタ１２のトリガが禁止される。このため、点火用充放電コンデンサ１０の放電がないため、イグニッションコイル１１への点火電流の供給を阻止し、エンジンの過回転を防止できる。これとともに点火用充放電コンデンサ１０の充電電圧は次第に高まり、耐圧以下の所定レベルＨＬに達すると、抵抗３０を介してサイリスタ１２のゲートにトリガ電流が流れる。これにより、サイリスタ１２がオンとなり点火用充放電コンデンサ１０の電荷をイグニッションコイル１１に放電させて、この点火用放電コンデンサ１０およびその他の回路部分の過電圧に対する保護を万全とすることができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば磁石を挟んで配置された磁極を持つロータと、該ロータに対向配置されて、一方の脚にトリガコイルを、またその脚に対してロータの回転方向とは反対側の脚に発電コイルをそれぞれ巻装したコアと、前記発電コイルの誘起電圧を充電する点火用充放電コンデンサと、前記発電コイルコイルの誘起電圧が予め設定されたトリガレベルに達したときトリガされて導通し、前記点火用充放電コンデンサに充電した電圧をイグニッションコイルに供給する第１のスイッチング素子と、前記発電コイルおよびトリガコイルの誘起電圧を充電するトリガ制御用コンデンサとを設けて、該トリガ制御用コンデンサの充電に続く放電の所定時間分、第２のスイッチング素子により前記発電コイルの誘起電圧による前記第１スイッチング素子のトリガを禁止するようにしたので、内燃機関の点火時期を進角させることによりケッチンの発生のない安定した起動および回転数の上昇を図ることができるとともに、常用回転数では、点火時期が十分に進角していることによって内燃機関の馬力を十分に確保できる。
【００２７】
一方、常用回転数を超えた高速回転域では、点火時期を遅角させることでエンジンの過回転を防止できる利点が得られる。この発明は、一方の脚にトリガコイルを、このトリガコイルに対してロータの回転方向とは反対側に発電コイルを配置した場合に、特に有効である。
【００２８】
また、本発明によれば、前記第２のスイッチング素子を、トリガ制御用コンデンサの放電の所定時間内において、前記発電コイルの両端をショートして、前記第１のスイッチング素子のトリガを禁止するトランジスタとしたので、高速回転時にスイッチング素子のスイッチングを遅らせて、エンジンの過回転を防止できるとともに、第１のスイッチング素子のトリガをローコストな回路構成によって簡単に実現できる。
【００２９】
さらに、前記トリガ制御用コンデンサが、点火時期の遅角遅延のために、そのトリガ制御用コンデンサの放電時定数を決定するための時定数回路を構成するようにしたので、点火時期の遅角を開始させる内燃機関の回転数をその時定数回路の放電時定数の設定によって、容易かつ高精度に選択できるという利点が得られる。
【００３０】
また、前記点火用充放電コンデンサの耐圧以下の高電圧で前記第１のスイッチング素子をトリガさせる回路保護用トリガ回路を設けたので、過回転防止動作中に点火用充放電コンデンサ耐圧を超えて充電されることにより、この点火用放電コンデンサおよびこれを含む回路各部が破損に至るのを未然に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態による内燃機関の無接点点火装置を示す回路図である。
【図２】図１における無接点点火装置の要部構成を一部破断して示す正面図である。
【図３】図１に示すエンジンの定常回転域での回路各部の電圧波形を示すタイミングチャートである。
【図４】図１に示すエンジンの高速回転域での回路各部の電圧波形を示すタイミングチャートである。
【図５】図１に示すエンジンの過回転域での回路各部の電圧波形を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１　発電コイル
２　トリガコイル
３　ロータ
５　磁石
６、７　磁極
８　コア
８ａ、８ｂ　脚
１０　点火用充放電コンデンサ
１１　イグニッションコイル
１２　サイリスタ（第１スイッチング素子）
２１　トリガ制御用コンデンサ
２４、２５　時定数回路用の抵抗
２６　トランジスタ（第２のスイッチング素子）
３１　回路保護用トリガ回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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