JPS6253714B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、信号コイルを用いないコンデンサ放
電式の内燃機関点火装置に関するものである。

コンデンサ放電式の内燃機関点火装置として、
磁石発電機内に設けられたエキサイタコイルの正
の半サイクルの出力でコンデンサを充電し、エキ
サイタコイルから続いて発生する負の半サイクル
の出力で放電制御用サイリスタに点弧信号を与え
て、このサイリスタを通してコンデンサの電荷を
点火コイルの１次コイルに放電させることにより
点火動作を行なわせるようにしたものがある。こ
のような構成によれば、点火位置を決めるための
信号コイルが不要になるため機関に取付ける発電
機の構造を簡単にすることができる。しかしなが
ら、従来のこの種の点火装置ではエキサイタコイ
ルの正の半サイクルでエキサイタコイルからコン
デンサに流れる電流による電機子反作用により、
次の負の半サイクルの出力の立上りが遅れるた
め、点火位置に遅れが生じるという問題があつ
た。この傾向は機関の回転数（rpm）が上昇する
に伴つて著しくなるため、従来のこの種の点火装
置では機関の点火位置θｉの回転数Ｎに対する特
性が第５図に破線で示したようになり、高速時に
点火位置が著しく遅れる欠点があつた。尚第５図
の縦軸の点火位置θｉは機関の上死点前の角度を
正規回数転数（3000rpm）における点火位置をＯ
として示している。

また従来のこの種の点火装置では、機関が逆回
転した際にもコンデンサ放電用のサイリスタに点
弧信号が入るため、機関の逆回転時にも機関が点
火されることになり、２サイクル機関の点火装置
としては不向きであつた。

本発明の目的は、信号コイルを用いない簡単な
構成としてしかも高速時の点火位置の遅れと逆転
時の火花の発生とを防止できるようにしたコンデ
ンサ放電式内燃機関点火装置を提供することにあ
る。

以下図面を参照して本発明をその実施例ととも
に詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例の回路を示したもの
で、同図において１は内燃機関と同期回転する磁
石発電機内に配置されたエキサイタコイル、２は
１次コイル２ａ及び２次コイル２ｂからなる点火
コイルであり、点火コイルの１次及び２次コイル
２ａ及び２ｂの一端は共通接続されて接地されて
いる。３は２次コイル２ｂに接続された点火プラ
グで、この点火プラグは図示しない機関の気筒に
取付けられている。エキサイタコイル１の一端１
ａ及び他端１ｂにはそれぞれダイオード４及び５
のカソードが接続され、これらのダイオードのア
ノードは接地されている。エキサイタコイル１の
一端にはまたダイオード６のアノードが接続さ
れ、このダイオードのカソードは点火エネルギ蓄
積用コンデンサ７の一端に接続されている。コン
デンサ７の他端は点火コイルの１次コイル２ａの
非接地側端子に接続されるとともにダンパダイオ
ード８のアノードに接続され、ダイオード８のカ
ソードは接地されている。ダイオード６のカソー
ドとコンデンサ７との接続点には放電制御用サイ
リスタ９のアノードが接続され、サイリスタ９の
カソードは接地されている。サイリスタ９のゲー
トにはツエナーダイオード１０のアノードが接続
され、ツエナーダイオード１０のカソードは限流
抵抗２１を介してエキサイタコイル１の他端１ｂ
に接続されている。本実施例ではダイオード４、
ツエナーダイオード１０及び限流抵抗２１によ
り、エキサイタコイル１の負極性の半サイクルの
出力でサイリスタ９に点弧信号を与える信号供給
回路が構成され、エキサイタコイル１の図示の破
線矢印方向の出力電圧がツエナーダイオード１０
のツエナーレベル以上になつたときにエキサイタ
コイル１→限流抵抗２１→ツエナーダイオード１
０→サイリスタ９のゲートカソード間→ダイオー
ド４→エキサイタコイル１の径路でサイリスタ９
に点弧信号が与えられる。尚本明細書においてエ
キサイタコイルの出力の極性はコンデンサ７を充
電する半サイクルの極性を正極性とし、サイリス
タ９に点弧信号が与えられる半サイクルの極性を
負極性とする。

サイリスタ９への信号の供給を制御するため、
信号制御回路１１が設けられている。この制御回
路はエキサイタコイル１の他端１ｂにアノードが
接続されたサイリスタ１２を備え、このサイリス
タ１２のカソードは抵抗値が小さい抵抗１３を介
して接地されている。サイリスタ１２は導通した
際にエキサイタコイル１の負極性の出力電圧を実
質的に短絡するために設けられたもので、エキサ
イタコイル１の負極性の出力電圧でアノードカソ
ード間が順方向にバイアスされて導通可能な状態
になる。制御回路１１はまた一端が接地された信
号制御用コンデンサ１４を備え、このコンデンサ
１４の他端は抵抗１５を介してサイリスタ１２の
ゲートに接続されている。コンデンサ１４と抵抗
１５との接続点には抵抗１６を介してダイオード
１７のカソードが接続され、ダイオード１７のア
ノードはエキサイタコイル１の一端１ａに接続さ
れている。したがつて信号制御用コンデンサ１４
は、エキサイタコイル１の正極性の出力（図示の
実線矢印方向の出力v₂）によりダイオード１７及
び抵抗１６を通して図示の極性に充電される。抵
抗１５及び１３によりコンデンサ１４をサイリス
タ１２のゲートカソード間を通して放電させる第
１の放電回路が構成され、コンデンサ１４が抵抗
１５→サイリスタ１２のゲートカソード間→抵抗
１３→コンデンサ１４の経路で放電してサイリス
タ１２に点弧信号が与えられるようになつてい
る。コンデンサ１４の非接地側の一端にはエミツ
タが接地されたトランジスタ１８のコレクタが接
続され、トランジスタ１８のベースは抵抗１９を
通して抵抗１３の非接地側端子に接続されてい
る。トランジスタ１８はコンデンサ１４を放電さ
せるためのもので、トランジスタ１８と抵抗１９
及び１３とにより、サイリスタ１２が導通してい
る間にコンデンサ１４を放電させる第２の放電回
路２０が構成されている。

上記実施例の点火装置においてエキサイタコイ
ル１は、機関が正方向に回転したときに、回転子
が１回転する間に負極性の第１の半サイクルの電
圧v₁と正極性の第２の半サイクルの電圧v₂と負極
性の第３の半サイクルの電圧v₃とを順次発生す
る。第２図はエキサイタコイルにこのような電圧
を発生させる磁石発電機の一例を示したもので、
この磁石発電機は磁石回転子３０と固定子４０と
からなつている。磁石回転子３０は磁性材料から
なる回転子本体３１と、回転子本体３１の外周に
設けられた凹部３２内に固定された磁石３３とか
らなり、回転子本体３１はその中心部に機関の出
力軸等の駆動軸が嵌着される軸取付孔３４を有し
ている。磁石３３は回転子の径方向に着磁され、
磁石３３の外周側の磁極（図の例ではＮ極）３３
ａと、凹部３２の両側の部分に現われる磁極（図
の例ではＳ極）３３ｂ及び３３ｃとにより３極の
回転子磁極が構成されている。

固定子４０は略Ｕ字状に形成された積層鉄心４
１を備え、この鉄心４１の両脚部４２及び４３の
先端には回転子の磁極に所定のギヤツプを介して
対向する磁極部４４及び４５が形成されている。
鉄心４１の磁極部４４及び４５相互間の間隔は、
回転子の磁極３３ｂ及び３３ｃ相互間の間隔に略
等しく設定され、磁極部４４及び４５が回転子磁
極３３ｂ及び３３ｃにそれぞれ同時に対向し得る
ようになつている。鉄心４１の一方の脚部４２に
は１次コイル２ａと２次コイル２ｂとからなる点
火コイル２が巻装されるとともにエキサイタコイ
ル１が巻装されている。この発電機において機関
が正方向に回転して回転子３０が第２図において
時計方向に正回転したときのエキサイタコイル１
の誘起電圧波形を回転角θに対して示すと第３図
ａのようになる。この誘起電圧は負極性電圧v₁と
正極性電圧v₂と負極性電圧v₃とが順次現われる波
形であり、１点火サイクル当り１回発生する。こ
こで１点火サイクルとは、機関の気筒で１回点火
が行なわれてから次の点火が行なわれるまでの期
間であり、第２図に示した例では回転子３０が１
回転する期間に等しくなつている。また第２図に
おいて磁石回転子３０が反時計方向に逆回転した
ときのエキサイタコイル１の誘起電圧波形は第３
図ｂに示す通りであり、正極性の半サイクルの電
圧v₃′と負極性の半サイクルの電圧v₂′と正極性の
半サイクルの電圧v₁′とが順次現われる波形とな
る。

第２図に示した例では点火コイル２が固定子鉄
心４１に巻装されているため、回転子３０の回転
により点火コイル２にも電圧が誘起する。本実施
例では、点火コイル２の１次コイル２ａにエキサ
イタコイル１の出力電圧と逆位相の電圧が誘起す
るようになつている。即ち第１図においてエキサ
イタコイル１に実線矢印方向の正極性の電圧v₂が
誘起したときに１次コイル２ａには実線矢印方向
の負極性の電圧が誘起するようになつている。尚
点火コイル２は必らずしも磁石発電機内に設ける
必要はなく、磁石発電機の外部に設けてもよい。

次に上記実施例の動作を説明する。第２図の磁
石発電機の回転子３０が正回転すると、エキサイ
タコイル１には、回転角θに対して第４図ａのよ
うな無負荷波形を示す電圧が誘起する。この波形
は第３図ａに示したのと同様のものである。角度
θ_１でエキサイタコイル１に正極性の半サイクル
の電圧v₂が誘起すると、エキサイタコイル１→ダ
イオード６→コンデンサ７→ダイオード８及び１
次コイル２ａ→ダイオード５→エキサイタコイル
１の経路で電流が流れ、コンデンサ７が図示の極
性に充電される。このときコンデンサ７の端子電
圧は第４図ｂのように変化する。またこの正極性
の電圧v₂によりダイオード１７、抵抗１６、コン
デンサ１４及びダイオード５を通して電流が流
れ、信号制御用コンデンサ１４が図示の極性に充
電される。このコンデンサ１４の電荷は抵抗１
５、サイリスタ１２のゲートカソード間及び抵抗
１３を通して放電するため、次に角度θ_２でエキ
サイタコイル１に負極性の電圧v₃が誘起すると同
時にサイリスタ１２が導通する。サイリスタ１２
が導通すると、第４図ｄに実線で示したようにエ
キサイタコイル１からサイリスタ１２、抵抗２１
及び抵抗１３を通して電流ｉ_bが流れ、エキサイ
タコイル１が実質的に短絡される。したがつてツ
エナーダイオード１０に印加される電圧（ダイオ
ード５の両端の電圧ｖ_c）は第４図ｃに実線で示
したようにツエナーレベルｖ_zより低い値とな
り、サイリスタ９には点弧信号が与えられない。

上記電流ｉ_bは電機子反作用により電圧v₃の無
負荷時の波形の立下り位置よりも遅れた位置まで
流れる。サイリスタ１２が導通すると抵抗１３の
両端に電圧降下が生じ、この電圧により抵抗１９
を通してトランジスタ１８にベース電流が流れ
る。したがつてトランジスタ１８は導通状態にな
り、コンデンサ１４の電荷がトランジスタ１８の
コレクタ・エミツタ間を通して放電する。サイリ
スタ１２はエキサイタコイルから負極性の電圧v₃
が発生している間導通状態を保持し、この間トラ
ンジスタ１８にベース電流が供給され続けるた
め、コンデンサ１４は負極性電圧v₃の半サイクル
が終了するまでに完全に放電する。次に角度θ_４
でエキサイタコイル１に負極性の第１の半サイク
ルの電圧v₁が誘起するが、このときコンデンサ１
４に電荷はなく、サイリスタ１２に点弧信号が与
えられないため、サイリスタ１２はしや断状態に
保持される。したがつて負極性電圧v₁の瞬時値は
上昇し、ツエナーダイオード１０に印加される電
圧ｖ_cが角度θｉでツエナーレベルｖ_z以上になる
とサイリスタ９に点弧信号が与えられる。これに
よりサイリスタ９が導通し、コンデンサ７の電荷
がサイリスタ９及び１次コイル２ａを通して急激
に放電する。この放電電流により点火コイル２の
鉄心中で大きな磁束変化が生じるため２次コイル
２ｂに高電圧ｖ_h（第４図ｅ）が誘起し、点火プ
ラグ３に火花が生じて機関が点火される。エキサ
イタコイル１に誘起する負極性電圧v₁の波高値は
機関の回転数の上昇に伴つて増大し、電圧v₁がツ
エナーダイオード１０のツエナーレベルに達する
位相が進むため、点火位置θｉは機関の回転数の
上昇に伴つて進んでいく。この点火位置θｉの機
関の回転数Ｎに対する特性を示すと第５図の曲線
ｂのようになる。

従来の点火装置では、信号制御回路１１が無い
ため、正極性の電圧v₂に続いて発生する負極性電
圧v₃により放電制御用サイリスタ９に点弧信号が
与えられる。この負極性電圧v₃は、コンデンサ７
の充電電流による電機子反作用により立上りが遅
れるため点火位置が遅れ、この点火位置の遅れ
は、第５図の曲線ａのように機関の回転数の上昇
に伴つて著しくなる。これに対し、本発明におい
ては、正極性電圧v₂の半サイクル（点火エネルギ
蓄積用コンデンサを充電する半サイクル）の前の
半サイクルの負極性電圧v₁で放電制御用サイリス
タ９に点弧信号を与えるため電機子反作用の影響
を受けることがなく、第５図に曲線ｂで示したよ
うに、機関の高速時に点火位置θｉが遅れること
がない。

本発明は、限流抵抗２１を設けたことを１つの
特徴とする。上記実施例において限流抵抗２１が
無かつたとすると、サイリスタ１２が導通したと
きに大きな短絡電流が流れるため、電機子反作用
により短絡電流が流れる期間が長くなり、回転数
がN₁，N₂及びN₃（N₁＜N₂＜N₃）のときのエキサ
イタコイル１の電流波形はそれぞれ第６図に符号
N₁，N₂及びN₃を付して示した波形となる。した
がつて回転数がN₂を超える高速領域では第４図
ｄに破線で示したように負極性の電圧v₁が発生す
る半サイクルまでサイリスタ１２が導通し続ける
ことになり、第４図ｃに破線で示したように、負
極性電圧v₁が発生する角度θ_４〜θ_１の期間にお
いてもツエナーダイオード１０に印加される電圧
がツエナーレベルより低くなるため、点火動作は
行なわれなくなる。

これに対し、本発明のように限流抵抗２１を設
けると、サイリスタ１２が導通した際にエキサイ
タコイルに流れる電流が制限されるため、電機子
反作用が軽減されて電流ｉ_bが流れる期間が短縮
される。したがつて、高速時においてもサイリス
タ１２は負極性電圧v₁が立上る角度θ_４より前の
位置でしや断状態になり、点火動作が支障なく行
なわれる。

次に第２図の発電機において磁石回転子３０が
逆回転した場合を考える。この場合は、エキサイ
タコイル１に第３図ｂに示したように先ず正極性
の電圧v₃′が発生し、次いで負極性の電圧v₂′が発
生する。正極性の電圧v₃′によりコンデンサ７が
充電されるとともにコンデンサ１４が充電され、
このコンデンサ１４の電荷によりサイリスタ１２
に点弧信号が与えられる。したがつて正極性の電
圧v₃′に続いて負極性電圧v₂′が発生すると直ちに
サイリスタ１２が導通し、サイリスタ９への点弧
信号の供給を阻止する。負極性電圧v₂′が発生し
ている間にコンデンサ１４は完全に放電するが、
次に正極性電圧v₁′が発生すると再び充電され、
次の正極性電圧v₃′によつても充電される。した
がつて次に負極性電圧v₂′が発生した際にもサイ
リスタ１２が導通して放電制御用サイリスタ９へ
の点弧信号の供給を阻止する。このように、発電
機の逆転時には、サイリスタ９に点弧信号が与え
られないため、点火動作は行なわれない。したが
つて本発明を２サイクル機関に適用した場合には
機関の逆転を防止する装置としても役立つ。

上記実施例においては、点火エネルギ蓄積用コ
ンデンサ７を点火コイルの１次コイル２ａに対し
て直列に設け、放電制御用サイリスタ９をコンデ
ンサ７と１次コイル２ａとの直列回路に対して並
列に設けているが、コンデンサ放電式の点火回路
はサイリスタ９が導通したときにコンデンサ７の
電荷を１次コイル２ａに放電させるようになつて
いればよく、例えば第１図においてコンデンサ７
とサイリスタ９の位置を入れ代えることもでき
る。またダンパダイオード８及びツエナーダイオ
ード１０は省略することができる。

また上記の実施例では、コンデンサ１４の第２
の放電回路をトランジスタ１８を用いて構成した
が、トランジスタに代えてサイリスタを用いるこ
ともできる。またトランジスタやサイリスタを用
いることなく、コンデンサ１４の両端に並列接続
した抵抗のみで第２の放電回路を構成できる。ま
た負極性電圧v₁が立上るまでにコンデンサ１４の
電荷を抵抗１５及びサイリスタ１２のゲートカソ
ード間を通して略完全に零まで放電させることが
できる場合には、この第２の放電回路を省略する
ことができる。

尚場合によつては、機関の高速時の設定回転数
以上で負極性電圧v₁の立上り時にコンデンサ１４
に電荷が残つているようにコンデンサ１４の放電
時定数を設定することもでき、このようにした場
合には設定回転数以上で点火動作が行なわれなく
なるので、過回転防止効果を得ることができる。
また限流抵抗２１の大きさを適当に設定すること
によつても高速時の点火動作を阻止して過回転防
止を図ることができる。

以上のように、本発明によれば、磁石発電機の
電機子反作用の影響を無くして高速時における点
火位置の遅れを防止することができ、また逆転時
の点火動作を防止できる利点がある。更に、本発
明においては、エキサイタコイルから信号制御用
サイリスタを通して流れる電流の通路に限流抵抗
を直列に挿入したので、点火動作が支障なく行な
われる回転領域を高速領域まで延ばすことがで
き、高速時においても支障なく機関を点火するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路を示す接続
図、第２図は本発明で用いる磁石発電機の一例
を、一部を省略し一部を断面して示した正面図、
第３図ａ及びｂはそれぞれ第２図の発電機の正転
時及び逆転時におけるエキサイタコイルの出力電
圧を示す波形図、第４図ａ乃至ｅ及び第６図は第
１図の実施例の各部の電圧波形図、第５図は本発
明の点火装置と従来の点火装置とについて点火位
置の回転数に対する特性を示した線図である。 １……エキサイタコイル、２……点火コイル、
３……点火プラグ、４〜６……ダイオード、７…
…点火エネルギ蓄積用コンデンサ、９……放電制
御用サイリスタ、１２……信号制御用サイリス
タ、１３……抵抗、１４……信号制御用コンデン
サ、１６……抵抗、１７……ダイオード、１８…
…トランジスタ（リセツト用半導体スイツチ）、
１９……抵抗。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 点火コイルと、内燃機関の回転に同期して回
   転する磁石発電機内に設けられ機関が正回転した
   際に負極性の第１の半サイクルの電圧と正極性の
   第２の半サイクルの電圧と負極性の第３の半サイ
   クルの電圧とを順次出力するエキサイタコイル
   と、前記点火コイルの１次側に設けられ前記エキ
   サイタコイルの前記正極性の出力電圧で一方の極
   性に充電される点火エネルギ蓄積用コンデンサ
   と、導通した際に前記コンデンサの電荷を前記点
   火コイルの１次コイルに放電させるように設けら
   れた放電制御用サイリスタと、機関の点火位置で
   前記エキサイタコイルの負極性の出力電圧で前記
   サイリスタに点弧信号を与える信号供給回路とを
   備えてなるコンデンサ放電式内燃機関点火装置に
   おいて、前記エキサイタコイルの正極性の出力電
   圧により一方の極性に充電される信号制御用コン
   デンサと、前記エキサイタコイルの負極性の出力
   電圧を実質的に短絡するため該負極性の出力電圧
   でアノード・カソード間が順方向にバイアスされ
   る向きにして前記エキサイタコイルに対して並列
   に設けられた信号制御用サイリスタと、前記エキ
   サイタコイルから前記信号制御用サイリスタのア
   ノード・カソードを通して流れる電流の通路に直
   列に挿入された限流抵抗と、前記信号制御用コン
   デンサの電荷を前記信号制御用サイリスタのゲー
   トカソード間を通して放電させる放電回路とを具
   備したことを特徴とするコンデンサ放電式内燃機
   関点火装置。