JPS6038067Y2 - 内燃機関用過回転防止装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、内燃機関の回転速度が一定以上になったとき
に点火装置の動作を停止させて機関の過回転を防止する
内燃機関用過回転防止装置に関するものである。

従来のこの種の装置では、内燃機関と同期回転する磁石
式交流発電機内に設けられたランプ点灯用発電コイルや
バッテリ充電用発電コイルの出力周波数或いは出力電圧
の波高値により機関の回転速度を検出し、回転速度が設
定値に達したときに内燃機関用点火装置が点火動作を行
なうのを阻止して、機関の回転速度が過度に上昇するの
を防止している。

しかしながら２輪車等の小形の車両等では、点灯用発電
コイルがバッテリ充電用発電コイルを備えていない小形
の高圧磁石発電機が搭載されるため上記従来の過回転防
止装置を利用することができなかった。

また、従来の過回転防止装置の多くは、内燃機関用点火
装置そのものの構造を変更する必要があり、点火装置へ
の配線の外に点灯用発電コイルやバッテリ充電用発電コ
イルへの配線をも行なう必要があるため、既設の内燃機
関に簡単に適用することができなかった。

尚点火電源コイルの逆電圧（点火動作に寄与しない半サ
イクルの電圧）のピークを検出して、該逆電圧のピーク
が所定の値に達した時に点火動作停止用の半導体スイッ
チを動作させることにより点火動作を停止させて機関の
過回転を防止する装置（実開昭５３−１０７７２峰）が
提案されている。

この装置によれば、機関の回転速度の検出に特別のコイ
ルを用いる必要がないため、既設の内燃機関にも取付け
ることが可能である。

この停止回路では、点火電源コイルの逆電圧のピークが
一定値以上になった時に該逆電圧でコンデンサを充電し
て、該コンデンサの端子電圧により点火動作停止用の半
導体スイッチをトリガするようにしている。

この場合、点火電源コイルの誘起電圧の波高値が常に正
確に機関の回転速度に比例していれば問題が無い。

しかしながら実際には、点火電源コイルの誘起電圧の各
半サイクルの大きさ、特に点火動作が行なわれた後に誘
起する半サイクルの電圧の大きさが機関の燃焼状態によ
り大幅に変るため、上記のような構成では機関の点火動
作が停止する設定回転速度が変動し、過回転防止動作が
不正確になるのを避けられない。

本考案の目的は、点灯用発電コイルやバッテリ充電用発
電コイルを用いることなく正確な過回転防止動作を行わ
せることができ、しかも点火装置への取付けを簡単に行
うことができるようにした内燃機関用過回転防止装置を
提供することにある。

本考案は、点火電源コイルに対して並列に過回転防止用
半導体スイッチを接続して、内燃機関の回転速度が設定
値以上になった時に該過回転防止用半導体スイッチをト
リガすることにより機関の過回転を防止する内燃機関用
過回転防止装置であって、前記過回転防止用半導体スイ
ッチをトリガするトリガ回路を下記のように構成したこ
とを特徴とする。

すなわち、本考案の過回転防止装置においては、前記ト
リガ回路が、コンデンサと、点火電源コイルの点火動作
に寄与しない半サイクルの電圧によりこのコンデンサを
一方の極性に充電する充電回路と、該コンデンサの充電
の際に正極性になる端子側にカソードを向けて該コンデ
ンサに対して並列に接続されたツェナーダイオードと、
該コンデンサの電荷を一定の時定数で放電させる放電回
路と、点火電源コイル側から過回転防止用半導体スイッ
チにトリガ信号に供給する回路と、ゲートソース間に上
記コンデンサの端子電圧が印加されて該コンデンサの端
子電圧が一定値以下の時に導通する電界効果トランジス
タを備えて該電界効果トランジスタの導通時に導通して
前記トリガ信号を前記過回転防止用半導体スイッチから
側路するトリガ制御用スイッチ回路とを具備している。

上記のように、コンデンサを常時点火電源コイルの点火
動作に寄与しない半サイクルの誘起電圧で充電すると共
に該コンデンサを一定の時定数で放電させ、該コンデン
サの端子電圧が一定値以下になった時に過回転防止用半
導体スイッチをトリガするように構成すると、コンデン
サの端子電圧は点火電源コイルの出力の周波数に比例し
て変化するため、点火電源コイルの誘起電圧の大きさの
影響を受けることなく常に正確に機関の回転速度を検出
して正確な過回転防止動作を行わせることができる。

また上記の構成によると、点灯用発電コイルやバッテリ
充電用発電コイルへの配線を行うことなく、過回転防止
用半導体スイッチの両端につながる端子を点火電源コイ
ルの両端に接続するだけで機関に取付けることができる
ので、既設の内燃機関にも容易に適用することができる
。

以下図示の実施例により本考案の装置を詳細に説明する
。

第１図は、小形の高圧磁石発電機を用いた内燃機関用点
火装置の一例を示したもので、同図において１は図示し
ない内燃機関の出力軸に取付けられた磁石回転子で、こ
の回転子は、ボス部２ａが機関の出力軸に嵌着された非
磁性材からなる円柱状の回転体２と、両端に磁極部３ａ
、３ａを有して磁極部３ａ、３ａの外周面が回転体２の
外周面に露呈するようにして回転体２内に埋設された磁
極構成部材３と、磁極構成部材３の中央部に載せられて
回転体２内に埋設され回転体の径方向に着磁された永久
磁石４と、永久磁石４の外周側の磁極面に当接されて回
転体２内に埋設され外周面が回転体２の外周面に露呈さ
れた磁極片５とからなっている。

６は、回転子１の磁極に対向する磁極部を両端に備えた
略コの字形の鉄心７に１次コイル８ａ及び２次コイル８
ｂからなる点火コイル８を巻装した電機子で、機関のケ
ースやカバー等の固定位置に設けられた取付部にビス等
により取付けられている。

１次コイル８ａは点火電源コイルを兼ねるもので、機関
の出力軸に取付けられた回転子１が図示の矢印方向に１
回転すると、第３図（横軸は時間ｔを示す。

）Ａに示すように２つの比較的波高値の小さい負の半サ
イクルと１つの波高値の大きい正の半サイクルとからな
る交番電圧が発生する。

１次コイル８ａの一端は接地され、他端は２次コイル８
ｂの一端に接続されている。

２次コイル８ｂの一端と接地との間には機関と同期回転
する図示しないカムにより開閉駆動される断続器９の接
点が接続され、この接点の両端にはコンデンサ１０が並
列接続されている。

そして２次コイル８ｂの他端と接地との間に機関の気筒
に取付けられた点火プラグ１１が接続されている。

この点火装置において、機関の出力軸が回転すると第３
図Ｂに示すように時刻■こおいて先ず断続器９の接点か
閉じ、次いて時刻桜において１次コイル８ａに負の半サ
イクルの電圧υ１が発生すると１次コイル８ａから断続
器９を通して第３図Ｃに示すように１次電流Ｉ□が流れ
始める。

尚第３図Ａは１次コイル８ａの無負荷電圧を示している
。

次に時刻ちにおいて１次コイル８ａに正の半サイクルの
電圧ｖ２が発生すると１次電流１１の向きが反転し、電
圧ｖ２の増大に伴って１次電流１１が上昇していく。

次いで１次電流１１が略ピークに達した時刻りにおいて
断続器９の接点が開き、１次電流■１を急激に遮断する
。

これにより１次コイル８ａに第３図りに示すように高い
電圧υゎが発生する。

この電圧が点火コイルにより更に昇圧されて２次コイル
８ｂに高電圧が生じ、点火プラグ１１に火花が飛んで点
火動作が行なわれる。

第２図は上記点火装置に本考案の過回転防止装置１２を
接続した状態を示す接続図で、過回転防止装置１２はコ
ネクタ１３．１３’を介して点火装置に接続されている
。

１４は過回転防止用半導体スイッチとしてのサイリスタ
で、このサイリスタは１次コイル（点火電源コイル）８
ａの両端に抵抗１５を介して並列接続されている。

１次コイル８ａの非接地側の端子に接続されたコネクタ
１３にはダイオード１６のアノードが接続され、ダイオ
ード１６のカソードは、ソースが接地側のコネクタ１３
′に接続された電界効果トランジスタ（ＥＥＦ）１７の
ドレインに抵抗１８及び１９の直列回路を介して接続さ
れている。

ＦＥＴ１９のゲート・ソース間にはコンデンサ２０と抵
抗２１とカソードを接地側にしたツェナーダイオード２
２とが並列に接続され、ゲートとコネクタ１３との間に
は抵抗２３とカソードをコネクタ１３側にしたダイオー
ド２４との直列回路が並列接続されている。

そして抵抗１８及び１９の接続点がツェナーダイオード
２５を介してサイリスタ１４のゲートに接続されている
。

本実施例においては、コンデンサ２０、抵抗２３、ダイ
オード２４及び１次コイル（点火電源コイル）８ａによ
り、点火電源コイルの点火動作に寄与しない半サイクル
の電圧によってコンデンサ２０を一方の極性に充電する
充電回路が構成され、抵抗２１によりコンデンサ２０の
放電回路が構成されている。

またダイオード１６、抵抗１８及びツェナーダイオード
２５により、点火電源コイル（１次コイル８ａ）側から
サイリスタ（過回転防止用半導体スイッチ）１４にトリ
ガ信号を供給する回路が構成され、電界効果トランジス
タ１７及び抵抗１９により、導通した際に上記トリガ信
号をサイクル１４から側路するトリガ制御用スイッチ回
路が構成されている。

そして上記コンデンサと、該コンデンサの充電回路及び
放電回路と、過回転防止用半導体スイッチにトリガ信号
を供給する回路と、トリガ制御用スイッチ回路とにより
、内燃機関の回転速度が設定値以上になった時に過回転
防止用半導体スイッチ（サイリスタ１４）をトリガする
トリガ回路が構成されている。

第２図の実施例において、１次コイル８ａに図示の破線
矢印方向の電圧（第３図Ｄの電圧υ３′）が発生すると
、コンデンサ２０が抵抗２３及びダイオード２４を通し
て図示の極性に充電される（第３図Ｅ参照）。

このコンデンサ２０の端子電圧はツエナーダイオード２
２により一定の電圧υ。

に制限される。

このようにコンデンサ２０が充電されていてその端子電
圧（絶対値）Ｖｏがスレショールドレベルυ，以上にあ
るときには、第３図Ｆに示すようにＦＥＴｌ７のドレイ
ン拳ソース間は遮断状態にある。

１次コイル８ａの誘起電圧υ３′がコンデンサ２０の端
子電圧より低くなると、コンデンサ２０の電荷が抵抗２
１を通して一定の時定数で放電し、コンデンサ２０の端
子電圧（絶対値）■ｏがレベルυ，より低くなるとＦＥ
Ｔ１７のドレインソース間が導通状態になる（第３図Ｆ
参照）。

コンデンサ２０の放電時定数は、機関の回転速度が設定
値より低く、１次コイル８ａに点火動作に寄与しない半
サイクルの電圧υ３が発生してから点火動作に寄与する
電圧υ２が次に発生するまでの時間が或値よりも長い場
合にその時間内にコンデンサ２０の端子電圧をレベルυ
、より低くしてＦＥＴ１７を導通させるように設定され
、機関の回転速度が設定値以上になって電圧υ３が発生
してから次に電圧υ２が発生するまでの時間が短くなっ
た場合にはコンデンサ２０の端子電圧がレベルυ，以下
にはなれないようになっている。

また抵抗１８及び１９の抵抗値は、ＦＥＴｌ７が導通状
態にあるときには１次コイル８ａの電圧υ２が最大にな
っても抵抗１９の端子電圧がツエナーダイオード２５の
ツエナー電圧を超えることがなく、ＦＥＴｌ７が遮断状
態にあるときには、１次コイル８ａの電圧υ，が一定値
以上のときに抵抗１９の端子電圧がツエナーダイオード
２５のツエナー電圧以上になるように設定されている。

したがって機関の回転速度が設定値より低い場合には、
第３図Ｆに示すように点火時期ζにおいてＦＥＴｌ７が
導通しているため、サイリスタ１４が導通せず、点火動
作は支障なく行なわれる。

これに対し、機関の回転速度が設定値以上になり、第４
図に示すように１次コイル８ａの点火動作に寄与しない
半サイクルの電圧υ３′が発生してから点火動作に寄与
する半サイクルの電圧υ２が発生するまでの時間が短《
なると、第４図Ｅに示すようにコンデンサ２０の端子電
圧Ｖ。

がレベルυ、以下にならなくなるため、ＦＥＴｌ７は導
通することができなくなる。

したがって時刻ζにおいて第４図Ｂに示すように断続器
９の接点が開いて１次コイル８ａの両端に電圧が現われ
た瞬間に同図Ｆに示すようにサイリスタ１４が導通し、
１次コイル８ａを抵抗１５を通して実質的に短絡する。

そのため１次コイル８ａには引続き電流が流れ、１次コ
イル８ａには第４図Ｄに示すように抵抗１５による電圧
降下に相当する低い電圧υ２′シか発生しないため、点
火動作は行なわれず、機関の回転速度が制限される。

このように本考案においては、点火電源コイルの点火動
作に寄与しない半サイクルの電圧が発生してから、次に
点火動作に寄与する半サイクルの電圧が発生するまでの
時間（この時間は点火電源コイルの出力周波数、即ち、
機関の回転速度に反比例している。

）を検出し、この時間が設定値より短くなったときに点
火動作に寄与する半サイクルにおいて過回転防止用半導
体スイッチをトリガするようにしたので、点火電源コイ
ルのみで過回転防止装置を動作させることができ、他の
発電コイルを必要としない。

したがって小形の高圧磁石発電機が用いられる内燃機関
にも適用できる。

またコネクタ１３．１３’により点火電源コイルの両端
に接続するだけで点火装置に取付けられるので、既設の
内燃機関にも容易に取付けることができる。

尚上記実施例において抵抗１８及び１９は、１次コイル
８ａの負荷となるため、これらの抵抗の合成抵抗値は、
点火動作時における２次コイル８ｂの誘起電圧を余り低
下させないように十分大きな値にしておく必要がある。

上記実施例において抵抗１５は、１次コイル８ａがサイ
リスタ１４により短絡されたときの電機子反作用による
逆電圧の発生を安定にするためと、このときに流れる１
次電流をできるだけ少くしてサイリスタ１４の温度上昇
を制御するために設けられたものである。

またツエナーダイオード２２は逆方向電圧υ３′で充電
されるコンデンサ２０の端子電圧を一定にするために設
けられたものであり、磁石発電機の磁石の着磁状態のバ
ラツキや運転によって発生する可能性のある減磁によっ
て充電電圧が変動するのを防ぐためのものである。

またこのツエナーダイオード２２を設けることにより、
磁石発電機の軸方向誤差による出力電圧の変動の影響を
もなくすことができる。

上記実施例にようにサイリスタ１４のトリガを制御する
半導体スイッチとしてＦＥＴｌ７を用いると、ＦＥＴは
高入力インピーダンス素子であるためコンデンサ２０と
して容量の小さいものを使用でき、プラスチック系のフ
イルムコンデンサ等の小形で安価なものを使用すること
ができる。

また例えば第５図に示すように、抵抗１８とツエナーダ
イオード２５との接続点にｐｎｐｔ’ランジスタ２６の
エミツタを接続するとともにこのトランジスタのコレク
タを抵抗２７を介してコネクタ１３′に接続し、コネク
タ１３′にソースを接続したＦＥＴｌ７のドレインをト
ランジスタ２６のベースに接続して、トランジスタ２６
及びＦＥＴｌ７によりトリガ制御用スイッチ回路を構成
してもよい。

このようにＦＥＴｌ７の出力側に増幅器を挿入すると、
ドレイン電流の小さいＦＥＴを用いることができる。

第５図の実施例では、抵抗２３に直列にインダクタ２８
を挿入してあるが、このインダクタは火花放電時に発生
する高周波雑音電流を抑制して、雑音電流によりコンデ
ンサ２０が充電されるのを防止し、動作をより安定にす
るためのものである。

上記の実施例では、断続器を用いた電流遮断形の点火装
置を例にとったが、断続器をトランジスタの如き無接点
スイッチで置き換えた電流遮断形の点火装置が用いられ
る場合にも適用でき、また点火コイルを磁石発電機の外
部に配置して磁石発電機には点火電源コイルのみを設け
る場合にも適用できる。

更に、第６図に示すようにコンデンサ放電式の点火装置
３０が用いられる場合にも本考案を適用できる。

同図において８′は磁石発電機の外部に配置された点火
コイルで、点火コイルの１次コイル３ａ’の非接地側の
一端にコンデンサ３１の一端が接続されている。

コンデンサ３１の他端はカソードを接地したサイリスタ
３２のアノードに接続され、コンデンサ３１及び１次コ
イル＄ａ’の直列回路の両端にダイオード３３を介して
磁石発電機内に配置された点火電源コイル３４が並列接
続されている。

サイリスタ３２のゲートカソード間にはダイオード３５
を介して信号コイル３６が、並列接続され、１次コイル
３ａ’の両端にはカソードを接地側にしてダイオード３
７が並列接続されている。

そして点火電源コイル３４の両端にコネクタ１３．１３
’を介して第２図の実施例と同様に構成された過回転防
止装置１２が接続されている。

第６図の実施例では、点火電源コイル３４の実線矢印方
向の出力電圧によりコンデンサ３１が図示の極性に充電
され、点火時期に信号コイル３６から与えられる信号に
よりサイリスタ３２がトリガされる。

サイリスタ３２がトリガされるとコンデンサ３１の電荷
がサイリスタ３２及び１次コイル８ａ′を通して放電し
、２次コイルＢｂ’に高電圧が誘起して点火プラグ１１
に火花が飛ぶ。

そしてコンデンサ２０は点火電源コイル３４の破線矢印
方向の出力電圧によって図示の極性に充電され、機関の
回転速度が設定値に達すると、前記と同様に動作により
点火電源コイル３４の実線矢印方向の半サイクルでサイ
リスタ１４が導通する。

サイリスタ１４が導通すると、点火電源コイル３４の出
力が実質的に短絡されるためコンデンサ３１の充電が行
なわれなくなり、点火動作が阻止される。

以上のように、本考案によれば、コンデンサを常時点火
電源コイルの点火動作に寄与しない半サイクルの誘起電
圧で定電圧まで充電すると共に該コンデンサを一定の時
定数で放電させることにより該コンデンサの両端に機関
の回転速度に比例する電圧を得て、該コンデンサの端子
電圧が一定値以下の時に過回転防止用半導体スイッチを
トリガするようにしたので、点火電源コイルの誘起電圧
の大きさの影響を受けることなく常に正確に機関の回転
速度を検出して正確な過回転防止動作を行わせることが
できる利点がある。

また点灯用発電コイルやバツテリ充電用発電コイルへの
配線を行うことなく、過回転防止用半導体スイッチの両
端につながる端子を点火電源コイルの両端に接続するだ
けで機関に取付けることができるので、既設の内燃機関
にも容易に適用することができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案で用いる点火装置を一部切欠いて示した
構成図、第２図は本考案の一実施例を示す接続図、第３
図Ａ乃至Ｆは機関の回転速度が設定値より低い場合の動
作を説明する線図、第４図Ａ乃至Ｆは機関の回転速度が
設定値以上になった場合の動作を説明する線図、第５図
は本考案の他の実施例の要部を示す接続図、第６図は本
考案の更に他の実施例を示す接続図である。 １・・・・・・磁石発電機、８，８′・・・・・・点火
コイル、８ａ・・・・・・１次コイル（点火電源コイル
）、９・・・・・・断続器の接点、１２・・・・・・過
回転防止装置、１４・・・・・・サイリスタ、１７・・
・・・・ＦＥＴ，２０・・・・・・コンデンサ、２１・
・・・・・抵抗、２６・・・・・・トランジスタ、３４
・・・・・・点火電源コイル。

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）内燃機関の回転と同期して交番電圧を誘起する点
   火電源コイルにより駆動される内燃機関用点火装置の前
   記点火電源コイルに対して並列に接続された過回転防止
   用半導体スイッチと、前記内燃機関の回転速度が設定値
   以上になった時に前記過回転防止用半導体スイッチをト
   リガするトリが回路とを備えた内燃機関用過回転防止装
   置において、 前記トリガ回路は、 コンデンサと、 前記点火電源コイルの点火動作に寄与しない半サイクル
   の誘起電圧により前記コンデンサを一方の極性に充電す
   る充電回路と、 前記コンデンサの電荷を一定の時定数で放電させる放電
   回路と、 前記点火電源コイル側から前記過回転防止用半導体スイ
   ッチにトリガ信号を供給する回路と、 ゲートソース間にコンデンサの端子電圧が印加されて該
   コンデンサの端子電圧が一定値以下の時に導通する電界
   効果トランジスタを備えて該電界効果トランジスタの導
   通時に導通して前記トリガ信号を前記過回転防止用半導
   体スイッチから側路するトリガ制御用スイッチ回路とを
   具備したことを特徴とする内燃機関用過回転防止装置。
2. （２） 前記トリガ制御用スイッチ回路の電界効果ト
   ランジスタは前記過回転防止用半導体スイッチのトリガ
   信号入力端子間に対して並列に接続されている実用新案
   登録請求の範囲第１項に記載の内燃機関用過回転防止装
   置。
3. （３）前記トリガ制御用スイッチ回路はエミッタコレク
   タ間回路が前記過回転防止用半導体スイッチのトリガ信
   号入力端子間に対し並列に接続されたトランジスタを備
   え、前記電界効果トランジスタが導通状態になった時に
   前記トランジスタにベース電流を流すように前記電界効
   果トランジスタと前記トランジスタとが相互に接続され
   ている実用新案登録請求の範囲第１項に記載の内燃機関
   用過回転防止装置。
4. （４）前記点火動作に寄与しない半サイクルの電圧によ
   りダイオードを通して前記コンデンサを充電する回路は
   、該ダイオードに対して直列に接続されたインダクタン
   スを備えている実用新案登録請求の範囲第２項または第
   ３項のいずれかに記載の内燃機関用過回転防止装置。
5. （５）前記過回転防止用半導体スイッチはサイリスタか
   らなっている実用新案登録請求の範囲第１項及至第４項
   のいずれか１つに記載の内燃機関用過回転防止装置。