JPS586066B2 - 内燃機関用無接点点火装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、点火コイルの１次電流を半導体スイッチによ
り制御して高電圧を得る内燃機関用無接点点火装置に関
するものである。

一般に内燃機関用無接点点火装置では、点火コイルの１
次側にサイリスクやトランジスタ等の１次電流制御用半
導体スイッチを設け、内燃機関の点火位置で発生させた
点火タイミング信号によって上記半導体スイッチを動作
させて点火コイルの１次電流を急変させることにより高
電圧を発生させる。

この種の点火装置の電源としては、内燃機関の出力軸（
レシプロ機関ではクランク軸）に回転子を取付けた磁石
発電機が用いられ、多くの場合、上記の点火タイミング
信号を発生する信号発電コイルもこの磁石発電機に内蔵
されている。

内燃機関に取付けられる磁石発電機は、点火装置以外に
ヘッドランプやバツテリの充電回路等をも負荷とするた
め、一般に４極以上の多極に構成されるのが普通である
。

したがってこの磁石発電機内に単に点火タイミング用信
号発電コイルを他の発電コイルと同様に配置した場合、
この信号発電コイルには機関の出力軸が１回転する間に
複数回信号が発生し、この信号をそのまま点火装置に供
給すると機関の出力軸が１回転する間に複数の火花が発
生して点火位置以外の位置で機関に無駄火が飛ぶことに
なる。

特に４サイクル機関の場合はこのような無駄火が飛ぶの
を完全に防止することが要求される。

そこで従来は、磁石発電機の回転子の磁極片の一部を延
長することにより、回転子の軸方向に並ぶ信号用磁極を
構成してこの磁極のみと協働するように信号発電コイル
を配置した信号発生装置や、フライホイール磁石回転子
の一部の磁極をフライホイールの外周部まで導出してこ
の導出した磁極と対向するように信号発電コイルを配置
した信号発生装置が提案されている。

これらの信号発生装置によれば、回転子が１回転する間
に１回の信号しか発生しないため、１回転当り１発火の
点火動作を支障なく行なわせることができる。

しかし反面磁極片の一部を変形したり延長したりする必
要があって発電機の製作が面倒になるだけでなく、磁石
発電機の主磁極の影響を受けてノイズが発生し、このノ
イズにより点火装置が誤動作する欠点があった。

本発明の目的は、磁石発電機の回転子の磁極片を何ら変
形することなく、１回転当り１回の点火動作を行なわせ
ることができるようにした内燃機関用無接点点火装置を
提供することにある。

以下図示の実施例により本発明を詳細に説明する。

第１図は本発明で用いる磁石電機の一例を示したもので
、同図において１は鉄製椀状のフライホイールである。

フライホイール１はその底壁の中央部に回転軸取付用の
ボス２を有しており、このボスは通常機関の出力軸（図
示せず）に嵌合されてキー止めされる。

フライホイール１の内周面には、４個の磁石３ａ乃至３
ｄが取付けられ、これらの磁石の内周面にはそれぞれ磁
極片４ａ乃至４ｄが率付けられている。

これらの磁石及び磁極片は磁石を貫通してフライホイー
ルと磁極片とを結合するビスやリベット、或いは接着等
の適宜の手段により取付けられている。

磁石３ａ乃至３ｄはフライホイールの周方向に交互に異
なる極性の磁極が並ぶように径方向に着磁され、フライ
ホイール１と磁石３ａ乃至３ｄと磁極片４ａ乃至４ｄと
によりフライホイール磁石回転子５が構成されている。

通常の磁石発電機においては、回転子の磁極が等角度間
隔で対称に配置されるが、本発明においては、回転子の
磁極の一部をずらせて磁気回路を非対称にする。

即ち、第１図の実施例においては、磁石３ａ乃至３ｄの
うち、隣り合う２個の磁石３ｃ及び３ｄを、磁石３ａ乃
至３ｄを等角度間隔で対称に配置する場合の位置よりも
角度αずつ互いに接近する方向にずらして配置してある
。

従って、磁石３ｂと３ｃの角度間隔及び磁石３ｄと３ａ
の角度間隔は９０°＋αであり、磁石３ｃと３ｄの間隔
は９０°−２αである。

このように磁石を非対称に取付けると回転子の重量のバ
ランスがくずれるため、磁石３ａと３ｂとの間にビラン
スウェイト６を取付けておく。

上記の磁石回転子５と協働する固定子は、互いに１８０
度の角度間隔で対称に配置された２個の信号用電機子７
ａ及び７ｂと、一方の信号用電機子７ａと軸方向に並ぶ
ように配置された電機子８（第２図参照。

）とからなっている。信号用電機子７ａ及び７ｂはそれ
ぞれ、９０度の極弧角を有する略■字形の鉄心７１ａ及
び７１ｂに信号発電コイル７２ａ及び７２ｂを巻回した
ものからなり、また電機子８は上記と同様の■字形鉄心
８１に発電コイル８２を巻回したものからなっている。

これらの電機子はそれぞれの鉄心の両端に設けた穴９に
ビスを貫通させてこのビスを機関のカバー等の固定位置
に設けた台板に螺入することにより取付けられる。

電機子８は例えば点火コイルに１次ノ電流を供給するた
めの電源であり、コンデンサ充放電式の点火回路を用い
る場合には、コンデンサを充電するための電源として用
いられる。

尚信号用電機子７ｂ側にも、この電機子と軸方向に並ぶ
ようにして他の電機子を配置し、この電機子にへツドラ
ンプ等を負荷するようにしてもよい。

第１図及び第２図に示した実症例では、磁気回路が非対
称なため、信号発電コイル７２ａ及び７２ｂに鎖交する
磁束φａ及びφｂの位相にずれが生じ、これに応じて発
生電圧Ｖａ及びＶｂの位相にもずれが生じる。

第３図Ａ及びＢは第１図において回転子を矢印方向に回
転させた場合の磁束φａ及びφｂと、信号発電コイル７
２ａ及び７２ｂに得られる信号電圧Ｖａ及びｖｂとの波
形を回転子の回転角θに対して示したものである。

即ち、先ず或正の半サイクルにおいて信号電圧Ｖａは角
度θ１においてピーク値に達するが、信号電圧Ｖｂは角
度θ１よりαだけ位相が進んだ位置θ１’（＝θ１−α
）でピーク値に達する。

次の正の半サイクルにおいては角度θ３において信号電
圧Ｖｂがピーク値に達するが、信号電圧Ｖａはこの角度
θ３よりαだけ位相が進んだ位置θ′３（＝θ３−α）
でピーク値に達する。

信号発電コイル７２ａ及び７２ｂはそれぞれ、回転子が
１回転する間に２サイクルの信号を発生するため、これ
らの信号発電コイルの出力をダイオードに通すことによ
り一方の半サイクルのみを取出しても各信号発電コイル
には１回転当り２個の信号が発生することになる。

しかし上記のように２つの信号電圧の位相が交互に進ん
だり遅れたりする関係にあると、以下に示すように、角
度θ１’でピーク値に達する位相が進んだ信号電圧ｖｂ
により信号電圧Ｖａを打消し、角度θ３においてピーク
値に達する位相が進んだ信号電圧Ｖａを点火タイミング
信号として用いることにより１回転当り１発火の点火動
作を行なわせることができる。

第４図は、第１図及び第２図に示した磁石発電機を用い
て１回転１発火の点火動作を行なわせるようにした本発
明の点火装置の一実施例を示したものである。

第４図において１１は１次コイル１１ａ及び２次コイル
１１ｂを有する点火コイル１２は２次コイル１１ｂの両
端に接続され機関のシリンダに取付けられた点火プラグ
である。

１３は１次コイル１１ａに直列に接続されたコンデンサ
、１４は１次コイル１１ａとコンデンサー３との直列回
路の両端に並列接続された１次電流制御用半導体スイッ
チとしてのサイリスタであり、サイリスタ１４の両端に
はダイオード１５を介して第２図に示した発電コイル８
２が並列接続されている。

サイリスタ１４のゲートカソード間には、ダイオード１
６を介して第１図の信号発電コイル７２ａが点火タイミ
ング用信号発電コイルとして並列接続され、この信号発
電コイル７２ａの両端には信号側路用半導体スイッチと
してのサイリスタ１７が並列接続されている。

またサイリスタ１７のゲートカソード間には、ダイオー
ド１８を介して信号発電コイル７２ｂが信号側路用信号
発電コイルとして並列接続されている。

第４図の点火装置においては、発電コイル８２の出力の
半波でコンデンサー３が図示の極性に充電され、点火位
置でサイリスタ１４に点弧信号が与えられるとこのサイ
リスタ１４が導通してコンデンサ１３の電荷を１次コイ
ル１１ａに放電させる。

これにより２次コイル１１ｂに高電圧が発生し、点火プ
ラグ１２に火花が生じる。

今サイリスタ１４及び１７のゲートトリガレベルをｅｇ
とすると、第３図に示す角度θ。

から回転子５が回転した場合、先ず信号電圧Ｖｂが角度
β１で信号電圧Ｖａよりも先にトリガレベルｅｇに達し
、信号電圧Ｖａによりアノードカソード間に順方向電圧
が印加されているサイリスタ１７が導通する。

このサイリスタ１７の導通により信号発電コイル７２ａ
が短絡されるためサイリスタ１４には点弧信号が与えら
れない。

β２において信号電圧Ｖａが信号電圧Ｖｂよりも先にト
リガレベルｅ２に達するとサイリスタ１４が導通し、コ
ンデンサー３がサイリスタ１４及び１次コイル１１ａを
通して放電して点火が行なわれる。

続いて角度β３において信号電圧Ｖｂがトリガレベルｅ
ｇに達し、サイリスタ１７が導通するがこのときは既に
サイリスタ１４が導通して点火が行なわれているので、
点火動作には何ら影響を与えない。

このように、第１図の磁石発電機を用いて第４図のよう
に点火装置を構成すると、回転子５が１回転する間に１
回の点火動作を行なわせることができる。

上記の実施例では、４個の磁石３ａ〜３ｄのうちの２個
の磁石３ｃ，３ｄの位置をずらせなが、第５図に示した
ように、１個の磁石、例えば磁石３ｃのみを角度αだけ
ずらすようにしてもよい。

この場合の磁束φａ，φｂ及び信号電圧Ｖａ，Ｖｂの波
形は第６図Ａ及びＢに示すようになり、第１図に示した
場合と全く同様の結果が得られる。

このように１個の磁石をずらすだけでも本発明の目的を
達成できるが、回転子の重量のバランスをとり易くする
ためには、第１図のように２個の磁石をずらせることが
望ましい。

上記の各実施例では磁石発電機を４極に構成したが、本
発明は一般２ｎ（ｎは２以上の整数）極の磁石発電機を
用いる場合に実施することができる。

即ち２ｎ極の磁石発電機が用いられる場合には、２ｎ極
の磁石回転子の一部の磁極位置をずらせて磁気回路を非
対称にするとともにｎ個の信号発電コイルを対称に配置
してそのうちの１個の信号発電コイルを点火タイミング
用信号発電コイルとし、他の信号発電コイルを信号側路
用の信号発電コイルとすることにより１回転１発火の点
火動作を行なわせることができる。

第７図は磁石発電機を６極（ｎ＝３）に構成する場合を
示したもので、フライホイール１の内周面には６個の磁
石３ａ乃至３ｆが取付けられ、これらの磁石の内周面に
はそれぞれ磁極片４ａ乃至４ｆが配設されている。

６個の磁石３ａ乃至３ｆのうち１個の磁石３ｄの位置が
角度αだけずらされており、これにより磁気回路が非対
称にされている。

３個の信号用電機子７ａ乃至７ｃが１２０度の角度間隔
で対称に配置され、各電機子は極弧角が６０度の■字形
鉄心７１ａ〜７１ｃに信号発電コイル７２ａ〜７２ｃを
巻回したものからなっている。

また信号用電機子７ａと回転子の軸方向に並ぶようにし
て電機子８（第７図には図示せず）が配置されている。

尚この実施例においても、他の信号用電機子７ｂ及び７
ｃと軸方向に並ぶようにして他の電機子を配置し、これ
らの電機子にへツドランプ等を負荷することができる。

第７図の信号発電コイル７２ａ乃至７２ｃに鎖交する磁
束をそれぞれθａ、φｂ及びφｃとし、これらの発電コ
イルに誘起する信号電圧をＶａ，ｖｂ及びＶｃとすると
、これらの回転角θに対する波形は第８図Ａ乃至Ｃに示
すようになる。

したがつて角度θ１及びθ３でピークに達する信号電圧
Ｖａをそれぞれ角度θ１’（＝θ１−α）及びθ′３（
＝θ３−α）でピークに達する信号電圧Ｖｃ及びｖｂで
打ち消し、角度θばθ５−α）でピークに達する信号電
圧Ｖａの半サイクルを点火タイミング信号として用いる
ことにより１回転１発火の点火動作を行なわせることが
できる。

第９図は第７図に示した磁石発電機を用いる場合の点火
装置の実施例を示したもので、この実施例では、信号発
電コイル７２ａが点火タイミング信号用発電コイルとし
てダイオード１６を介してサイリスタ１４のゲートカソ
ード間に接続され、他の２つの信号発電コイル７２ｂ及
び７２ｃは信号側路用信号発電コイルとしてダイオード
１８及び１９からなるオア回路を通してサイリスタ１７
のゲートカソード間に接続されている。

その他の点は第４図と同様である。

このように構成すると角度θ１及びθ３でピークに達す
る信号電圧Ｖａは信号電圧Ｖｃまたはｖｂによりトリガ
されるサイリスタ１７により短絡されて打消され、角度
θ′５でピークに達する信号電圧Ｖａの半サイクルのみ
が点火タイミング信号としてサイリスタ１４に与えられ
る。

上記の実施例では、各信号発電コイルを■字形鉄心に巻
回したが磁極が対称に配置された環状星形突極形の鉄心
に巻回するようにしてもよい。

またヘッドランプやバツテリ充電回路に電力を供給する
発電コイルの上にじかに各信号発電コイルを巻回しても
よい。

また上記の説明では点火回路としてコンデンサ充放電式
の点回路を用いたが、点火コイルの１次コイルと直列ま
たは並列にトランジスタ等の１次電流制御用半導体スイ
ッチを挿入してこのスイッチのオンオフにより１次電流
を急変させるいわゆる１次電流遮断形の点火回路が用い
られる場合にも全く同様に本発明を適用することができ
る。

また上記の実施例では、フライホイールに複数の磁石を
取付けたが、フライホイールの内周にリング状の磁石を
嵌着してこの磁石を非対称に着磁するようにしても同様
の結果を得ることができる。

更に、本発明で用いる磁石発電機は、上記実施例のよう
に回転子が固定子の外側に配置される外転型に限らず、
回転子が内側に配置される内転型に構成することもでき
る。

以上のように、本発明によれば、磁石発電機の一部の回
転子磁極の位置をずらすことにより磁気回路を非対称に
するだけでよいので、磁石発電機の回転子磁極に複雑な
加工を施す必要がなく、発電機の構造を簡単にしてしか
も一回転当り一回の点火動作を確実に行なわせることが
できる。

また磁石発電機に内蔵した信号発生装置を用いる場合の
ようにノイズが発生することがないので、点火装置の誤
動作を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で用いる磁石発電機の構成例を示す概略
構成図、第２図は第１図の発電機における電機子の配置
を説明する斜視図、第３図Ａ及びＢは第１図の発電機に
おける磁束及び信号電圧波形を示す線図、第４図は第１
図の発電機を用いた点火装置の一実殉例を示す接続図、
第５図は本発明で用いる磁石発電機の他の構成例を示す
概略構成図、第６図Ａ及びＢは第５図の発電機における
磁束及び信号電圧波形を示す線図、第７図は本発明で用
いる磁石発電機の更に他の構成例を示す概略構成図、第
８図Ａ乃至Ｃは第７図の発電機における磁束及び信号電
圧波形を示す線図、第９図は第７図の磁石発電機を用い
た点火装置の実施例を示す接続図である。 １……フライホイール、３ａ〜３ｆ……磁石、７ａ〜７
ｃ……信号用電機子、７１ａ〜７１ｃ……鉄心、７２ａ
〜７２ｃ……信号発電コイル、１１……点火コイル、１
３……コンデンサ、１４……サイリスタ（１次電流制御
用半導体スイッチ）、１７……サイリスタ（信号側路用
半導体スイッチ）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 点火コイルの１次側に制御入力端子を備えた１次電
   流制御用半導体スイッチを設け、内燃機関の出力軸によ
   り駆動される２ｎ（ｎは２以上の整数）極の磁石回転子
   を有する磁石発電機に内蔵した点火タイミング用信号発
   電コイルの出力で前記１次電流制御用半導体スイッチを
   制御するようにした内燃機関用無接点点火装置において
   、前記磁石回転子の磁極の一部をずらすことにより磁気
   回路を非対称にするとともに該磁石回転子の磁極と対向
   するようにしてｎ個の信号発電コイルを対称に配置し、
   前記ｎ個の信号発電コイルのうちの１つの信号発電コイ
   ルを前記点火タイミング用信号発電コイルとして前記１
   次電流制御用半導体スイッチに接続するとともに、この
   信号発電コイルに対して並列的に制御入力端子を備えた
   信号側路用半導体スイッチを設け、前記１つの信号発電
   コイル以外の他のｎ−１個の信号発電コイルを前記信号
   側路用半導体スイッチの制御入力端子にダイオードを介
   したことを特徴とする内燃機関用無接点点火装置。