(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石を挟んで配置された磁極を有するロータと、該ロータに対向配置されて、発電コイルが巻装されたコイルコアと、前記発電コイルの正の誘起電圧を充電する点火用充放電コンデンサと、前記発電コイルの正の誘起電圧を充電する制御用充放電コンデンサと、前記発電コイルの正の誘起電圧の発生時および前記制御用充放電コンデンサの放電時にオンとなる第１のスイッチング素子と、内燃機関が設定回転数以下である場合、前記発電コイルの正の誘起電圧に続いて得られる負の誘起電圧が設定レベルに達したときに直ちにトリガされて導通し、前記点火用充放電コンデンサの電荷をイグニッションコイルへ供給する第２のスイッチング素子と、前記内燃機関が設定回転数以上である場合、前記負の誘起電圧が設定レベルに達したとき前記制御用充放電コンデンサの放電時定数内でオンとなる前記第１のスイッチング素子を通じて、前記第２のスイッチング素子のトリガを制限するダイオードとを備え、前記負の誘起電圧に続いて得られる次の負の誘起電圧が設定レベルに達したとき、前記トリガが制限された第２のスイッチング素子をオンにして、前記点火用充放電コンデンサの電荷をイグニッションコイルへ供給するようにし、点火タイミングの進角制御をすることを特徴とする内燃機関の無接点点火装置。
【請求項２】
前記点火タイミングの進角制御の進角角度を、前記磁石および磁極を有するロータとこれに対向するコイルコアとからなる発電性能を適正とした磁石回路の幅で決定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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、いわゆるコンデンサ充放電式の内燃機関の無接点点火装置に関するものであり、特に、点火時期の進角制御を回路上および構造上で行う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、図４に示すように、ロータ１の磁石２および磁極３，４にコイルユニットを対向配置し、このコイルユニットを構成するコイルコア５の一方の脚５ａに発電コイル６を取り付けるとともに、内燃機関の点火タイミングを決めるスイッチング素子ドライブ用のトリガコイル７を、コイルコア５の他方の脚５ｂに取り付けたものがある。この無接点点火装置は、発電コイル６から点火用充放電コンデンサ（図示しない）に点火用エネルギを蓄積しておき、その点火用充放電コンデンサ内の点火用エネルギをイグニッションコイルへ供給するために、トリガコイル６のトリガタイミングを制御することにより所定の進角特性を得て、内燃機関の低速域から高速域の点火性能を適切に制御しようとするものである。
【０００３】
また、従来の他の内燃機関の無接点点火装置として、図５に示すように、コイルコア５の脚５ａに、ロータ１の回転方向とは逆の方向に延長部５ｃを一体に設けたものがある。これは、発電コイル６の誘起電圧の波形の立ち上がり傾斜が低速時と高速時とで大きく変化するようにして、内燃機関の点火タイミングをその回転数に応じて適切に連続進角させるというものである。
【０００４】
【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無接点点火装置にあっては、所期の進角特性を得て内燃機関の始動性能などを改善しようとすると、発電コイル６とは別のトリガコイル７をコイルコア５に設けたり、コイルコア５の脚５ｂに延長部を連設したりする必要が生じ、全体としてコイルユニットの大形化，構造の複雑化を免れ得ず、結果として無接点点火装置全体のコストアップを招くという課題があった。
【０００５】
この発明は前記課題を解決するものであり、トリガコイル７やコイルコア５の延長部５ｃを用いない構成が単純なコイルユニットを持ち、かつこれに付随する点火制御回路の簡素化およびローコスト化を図るとともに、内燃機関の始動性を改善することができる内燃機関の無接点点火装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的達成のために、請求項１の発明にかかる内燃機関の無接点点火装置は発電コイルの正の誘起電圧の発生時および制御用充放電コンデンサの放電時にオンとなる第１のスイッチング素子と、内燃機関が設定回転数以下で、前記発電コイルの正の誘起電圧に続いて得られる負の誘起電圧が設定レベルに達したとき、直ちにトリガされて導通し点火用充放電コンデンサの電荷をイグニッションコイルへ供給する第２のスイッチング素子と、前記内燃機関が設定回転数以上で、前記負の誘起電圧が設定レベルに達したとき、前記制御用充放電コンデンサの放電時定数内でオンとなる前記第１のスイッチング素子を通じて、前記第２のスイッチング素子のトリガを制限するダイオードとを設け、前記負の誘起電圧に続いて得られる次の負の誘起電圧が設定レベルに達したとき、前記トリガが制限された第２のスイッチング素子をオンにして、前記点火用充放電コンデンサの電荷をイグニッションコイルへ供給するようにし、点火タイミングの進角制御をするものである。
【０００７】
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、前記点火タイミングの進角制御の進角角度を、前記磁石および磁極を有するロータとこれに対向するコイルコアとからなる発電性能を適正とした磁石回路の幅で決定するようにしたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を図について説明する。図１はこの発明の内燃機関の無接点点火装置を示すブロック図であり、同図において、６は発電コイルで、これがアルミニウムなどの非磁性体に磁石およびこの磁石を挟む一対の磁極を埋設したロータに対向するコイルコアに巻装されている。
【０００９】
前記発電コイル６には、逆流防止用ダイオード１１，１２および点火用充放電コンデンサ１３を介してイグニッションコイル１４の一次コイル１４ａが直列接続されている。また、このイグニッションコイル１４の二次コイル１４ｂには点火プラグ１５が接続されている。
【００１０】
さらに、前記発電コイル６には、抵抗１６，制御用充放電コンデンサ１７および第１のスイッチング素子としてのサイリスタ（ＳＣＲ）１８が直列接続されている。前記制御用充放電コンデンサ１７の両端子間には抵抗１９および抵抗２０の直列回路が並列に接続されており、これらの抵抗１９および抵抗２０の接続点が前記サイリスタ１８のゲートに接続されている。
【００１１】
前記発電コイル６には、後述の第２のスイッチング素子であるサイリスタ２２のトリガを一定の条件の下で制限するダイオード２１が直列接続されており、このダイオード２１のアノードが、前記サイリスタ１８のカソードとコンデンサ１７との接続点に接続されている。
【００１２】
前記イグニッションコイル１４の一次コイル１４ａには、前記点火用充放電コンデンサ１３を介して、第２のスイッチング素子としてのサイリスタ２２が直列接続されている。また、このサイリスタ２２のゲートが抵抗２３を介して、サイリスタ１８のアノードと逆流防止ダイオード１２のカソードとの接続点に接続されるとともに、抵抗２４を介して、逆流防止ダイオード１２のアノードとイグニッションコイル１４の一次コイル１４ａとの接続点に接続されている。なお、この接続点は接地されている。
【００１３】
ところで、前記発電コイル６は図２に示すように、コイルコア５の一方の脚５ａに取り付けられ、他方の脚５ｂには何も取り付けられていない。また、この発電コイル６は、磁石２およびこの磁石２を挟む二つの磁極３，４を埋設したロータ１の外周に、対向配置されている。
【００１４】
従って、ロータ１が矢印方向に回転して、磁石２および磁極３，４が、前記発電コイル６を巻装しているコイルコア５の脚５ａ端付近を通過するたびに、その発電コイル６には、図３に示すような波形▲１▼，▲２▼，▲３▼の電圧が繰り返し誘起される。
【００１５】
次に動作について説明する。まず、ロータ１が図２の矢印方向に回転すると、発電コイル６は図３の波形▲２▼に示すような正の電圧を誘起する。このため、発電電流は抵抗１６，１９，２０を矢印Ｐ方向に流れるとともに、制御用充放電コンデンサ１７を充電する。また、このとき第２のスイッチング素子であるサイリスタ１８のゲートにトリガ電圧が印加されることで、このサイリスタ１８はオン状態となる。
【００１６】
かかる状態において、いま、内燃機関が設定回転数以下で回転していると、制御用充放電コンデンサ１７の充電量が設定レベルに達してしないため、発電コイル６の誘起電圧が正の電圧の波形▲２▼から負の電圧の波形▲３▼に変化した際、その制御用充放電コンデンサ１７および抵抗１９，２０による放電時定数により、コンデンサ１７は既に放電を完了し、サイリスタ１８のゲートにはトリガ電流が流れない。
【００１７】
このため、サイリスタ１８はオフ状態となり、波形▲３▼の電圧は抵抗２３を介して第２のスイッチング素子でありサイリスタ２２のゲートに印加される。このサイリスタ２２のゲートトリガ動作によって、サイリスタ２２はオンになり、波形▲２▼の電圧誘起時に充電された点火用充放電コンデンサ１３の電荷が、このサイリスタ２２のアノードおよびカソードを介してイグニッションコイル１４の一次コイル１４ａに瞬時に印加される。
【００１８】
これにより、イグニッションコイル１４の二次コイル１４ｂには高電圧の点火パルスが発生し、点火プラグ１５に供給されて火花を発生する。すなわち、波形▲３▼の電圧の所定レベルのＡ点で、点火プラグ１５に火花を発生し、シリンダ内の混合気に点火を行わせることになる。
【００１９】
続いて、内燃機関が引き続き設定回転数以下で回転していると、次に発電コイル６に発生する誘起電圧のうちの、波形▲１▼に対応するタイミングの電圧が発電コイル６から出力される。この波形▲１▼に対応するタイミングの電圧は、抵抗２３を介してサイリスタ２２のゲートをトリガし、このサイリスタ２２をオンとする。しかし、このときは点火用充放電コンデンサ１３の電荷が前記イグニッションコイル１４への放電によって既に消耗されており、従って点火プラグ１５に対して点火パルスを供給することはない。
【００２０】
一方、内燃機関が設定回転数以上で回転している場合には、図３の波形▲２▼に示す正の電圧を発電コイル６が誘起しているとき、制御用充放電コンデンサ１７が速やかに充電されて大容量の電荷が蓄積されるとともに、前記同様に、サイリスタ１８のゲートがトリガされて、このサイリスタ１８がオン状態となる。
【００２１】
この状態で、内燃機関が回転を続けると、発電コイル６の正の誘起電圧が波形▲２▼から負の誘起電圧の波形▲３▼に変化する。しかし、このとき、制御用充放電コンデンサ１７および抵抗１９，２０による放電時定数によって、その制御用充放電コンデンサ１７の放電電圧が、サイリスタ１８を引き続き前記放電時定数内でオン状態を維持することとなる。
【００２２】
従って、前記波形▲３▼の電圧はそのサイリスタ１８およびダイオード２１を通って発電コイル６をシャントするように流れる。この結果、波形▲３▼の電圧は抵抗２３およびサイリスタ２２のゲートに印加されることがなく、サイリスタ２２はオフ状態となる。このオフ状態は、点火用充放電コンデンサ１３からイグニッションコイル１４への放電を一定機関制限することとなる。
【００２３】
さらに、内燃機関が引き続き設定回転数以上で回転すると、次に発電コイル６に発生する誘起電圧のうちの、波形▲１▼に対応するタイミングの電圧が発電コイル６から出力される。この波形▲１▼に対応するタイミングの電圧が出力されるときには、前記制御用充放電コンデンサ１７の電荷は前記放電時定数により既に消失されている。
【００２４】
このため、サイリスタ１８は既にオフとされており、従って、波形▲１▼のタイミングに対応する電圧は抵抗２３を介してサイリスタ２２のゲートをトリガする。これにより、このサイリスタ２２はオンとなり、点火用充放電コンデンサ１３の電荷を点火コイル１４の一次コイル１４ａに放電する。この放電電圧は二次コイル１４ｂで高電圧に変換されて点火プラグ１５に印加される。
【００２５】
すなわち、内燃機関が設定回転数以上で回転している場合には、次に発電コイル６に発生する波形▲１▼の電圧の所定レベルのタイミングＢで、シリンダ内の混合気に点火されることとなる。
【００２６】
このように、内燃機関の低速時の点火タイミングＡを、設定速度への到達時に点火タイミングＢに早める（ステップ進角する）ことが可能となる。この結果、従来のようにトリガコイルや延長コアを用いることなく、簡便な進角回路を用いて、内燃機関の始動性を改善でき、かつ最適な中、高速運転を実現できる。
【００２７】
なお、点火タイミングＡからＢに早める進角制御の進角角度は、図２におけるロータ１の磁石２および磁極３，４とこれに対向配置されるコイルコア５とからなる発電性能を適正とした磁気回路の幅ｗで決定され、幅ｗが狭ければ進角角度は小さくなり、また、幅ｗが広ければ進角角度は大きくなる。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、発電コイルが正から負の誘起電圧を出力したとき、内燃機関の設定回転数以下では、第１のスイッチング素子をオフにし、第２のスイッチング素子をオンにすることで、イグニッションコイルに対して点火用充放電コンデンサに蓄積された電荷を供給可能にし、一方、内燃機関の設定回転数以上では、制御用充放電コンデンサの放電エネルギにより設定時定数内で第２のスイッチング素子をオフにして、前記点火用充放電コンデンサからイグニッションコイルへの放電を制限し、続く発電コイルからの負の誘起電圧により、既にオフとなっている第１のスイッチング素子を通さずに、直接第２のスイッチング素子をオンにして、点火用充放電コンデンサに蓄積された電荷をイグニッションコイルへ供給するように構成したので、所定の低速時における点火タイミングを所定の高速時の点火タイミングへ大きく進角制御することができ、従って、低速時における内燃機関の始動性を改善できる。
【００２９】
また、進角幅が、ロータの磁極，磁石とこれに対向するコイルコアからなる発電性能を適正とした磁気回路の幅で決定されることで、適正進角幅を得ようとするコイルユニットの小形化を実現でき、これにより内燃機関の冷却効率を改善でき、合わせてトリガコイルの設置やコイルコアの延長を回避して、構成の簡素化とローコスト化を実現できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この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】この発明におけるコイルユニットとロータとの関係を示す説明図である。
【図３】図１における発電コイルの誘起電圧を示す波形図である。
【図４】従来の内燃機関の無接点点火装置のコイルユニットとロータとの関係を示す説明図である。
【図５】従来の内燃機関の無接点点火装置のコイルユニットとロータとの関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１  ロータ
２  磁石
３，４  磁極
５  コイルコア
６  発電コイル
１３  点火用充放電コンデンサ
１４  イグニッションコイル
１７  制御用充放電コンデンサ
１８  サイリスタ（第１のスイッチング素子）
２１  ダイオード
２２  サイリスタ（第２のスイッチング素子）
【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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