JP2005315254A - コンデンサ放電型点火システム - Google Patents

Abstract

【課題】低速でエンジンを起動可能で、高価なマイクロプロセッサ回路を必要とせず、簡素な設計で、幅広い点火システムを提供する。
【解決手段】コンデンサ放電型点火（ＣＤＩ）システムは、点火用コンデンサを放電するエンジンの動作に同期してトリガ信号を発生させるトリガ回路を備える。タイミング回路は、トリガ信号のタイミングを制御するトリガ回路に接続され、エンジンの動作と同期してタイミング信号を発生させるタイミングコイルを備える。タイミング回路は、更にトリガ回路に接続された一次電極と、エンジン速度の機能としてトリガ回路を短絡させるタイミングコイルに結合した制御電極とを備える。ＣＤＩシステムは、低速始動を可能とするエンジンタイミングを進めることが可能である。タイミング回路は、スキップスパークとタイミング遅延の調速およびエンジン逆回転防止を可能とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、点火システム、特に、内燃機関のコンデンサ放電型点火システムに関する。

コンデンサ放電型点火（ＣＤＩ）システムは、スパーク点火式内燃機関に広く使用されている。ＣＤＩシステムは、エンジンの各サイクルの間で、協働発電機あるいは充電コイルにより充電され、その後、スパークプラグを点火する設定トランスあるいは点火コイルを通し放電される主コンデンサを備える。ＣＤＩシステムは、充電コイルと一次、二次巻線を有する点火コイルが巻かれた強磁性のステ−タコアを含むステ−タ組立を通常有している。永久磁石組立は、永久磁石が強磁性のステ−タコアを通り回転され、充電コイルに電流パルスを発生させるようにエンジンのフライホイールに通常取りつけらる。充電コイルに発生された電流パルスは、トリガ信号の作用に続いて放電される主コンデンサを充電するために使用される。トリガ信号は、ステ−タコアの周りに巻かれたトリガコイルにより供給され、永久磁石組立がトリガコイルにパルスを発生させるよう、ステ−タコアを繰り返し過ぎる。トリガ信号を受け取ると、二次巻線に電流を誘導するように点火コイルの一次巻線を通し、主コンデンサは放電される。二次巻線は、エンジンの燃焼室内の燃料・空気混合を点火するスパークプラグのスパークギャップを横切るスパークをもたらす。ＣＤＩの時間と発生は、小さな２サイクル、４サイクルを含むエンジンの安定性、出力と排気性能が重要である。最適な点火タイミングは、主にエンジン速度、エンジン負荷要因の関数として変化する。

マイクロプロセッサ電子タイミング制御システムは、自動エンジンのような大きなエンジンの用途に提案されている。しかし、価格と大きさの制約のため、小さなエンジンの応用には適していない。特に、小さなエンジンの応用に、エンジンタイミング要素、期待される加速・減速タイミング特性がマイクロプロセッサに事前にプログラムされたマイクロプロセッサ点火モジュールを用いることが提案されている。例えば、マイクロプロセッサは、エンジン速度を速めるタイミングを形成するのに用いられる。しかし、マイクロプロセッサ点火システムに関するコストは、最も小さなエンジンへの応用には高すぎる。

更に、ＣＤＩシステムにおいて、放電されたとき、スパークがスパークプラグのスパークギャップを横切り発生するように、コンデンサを十分充電するため十分な電流パルスが充電コイルで発生され、コンデンサに伝送される前に多少高いエンジン速度を得なければならない。このように、この従来の点火システムは、点火システムがエンジンを始動させるスパークプラグのスパークギャップを横切るスパークを発生可能な前に、エンジンが比較的高い始動速度を得ることを必要とする。

さらに、エンジンの超過速度は、チェインソーのような多くの小型の用途では、問題となる。エンジンがフルスロットルで動作しているとき、チェインソーの負荷が突然なくなりエンジンの部品や鋸の刃を損傷するＲＰＭ範囲にエンジンが加速される可能性がある。機械式とマイクロプロセッサ速度ガバナーは、この問題を緩和するのによく使用されるが、スペースを要し、高価であり、たびたびエンジン排気に未燃焼燃料をもたらせてしまう。

エンジン始動中に、エンジンが逆回転方向に、始動後も逆方向が維持されて回転する可能性がある。逆起動と維持された動作は、チェーンソーに損傷をもたらし、始動キックバックをもたらす。

このように、従来の点火システムは、比較的低いエンジンクランク速度でエンジンを起動可能で、比較的高価なマイクロプロセッサ回路を必要とせず、エンジンの超過速度状態に負けず、始動キックバックを被ることなく、比較的簡素な設計の、幅広い点火システムを提供するために、十分でない。

本発明によると、コンデンサ放電型点火（ＣＤＩ）システムが、点火装置を有するエンジンに提供される。このＣＤＩシステムは、一次巻線と点火装置に結合する二次巻線とを有する点火コイルを備える。点火用コンデンサは一次巻線に結合され、充電コンデンサは、点火用コンデンサを充電するためにエンジンの動作に同期して充電電流を発生させるために、点火用コンデンサに結合されている。トリガ回路は、エンジンの動作に同期してトリガ信号を発生し、一次巻線を通し天下コンデンサを放電するために点火用コンデンサと一次巻線とに接続されている。タイミング回路は、トリガ信号のタイミングを制御するためトリガ回路に接続されている。タイミング回路は、エンジンの動作と同期してタイミング信号を発生するタイミングコイルを備え、さらに、トリガ回路に一次電流電極を有するスイッチを備え、さらに、エンジンタイミングを進めるエンジン速度機能としてトリガ回路を短絡させるタイミングコイルに結合された制御電極を備える。

本発明の第２の見地によると、トリガ回路は、タイミングコイルにより発生したタイミング信号から位相調整されたトリガ信号を発生するトリガコイルを備える。さらに、コンデンサが、比較的高いエンジン速度でスキップ点火速度調整を提供するよう、タイミングコイルに並列に接続される。言いかえると、このコンデンサが、所定の閾値の速度を超えるエンジン動作速度でスパーク点火を選択的に防止する。

本発明の第３の見地によると、タイミング回路は比較的高いエンジン速度でタイミング遅延速度調整を提供するスイッチとして、半導体素子を備える。言いかえると、スイッチは所定の閾値の速度を超えるエンジン動作速度でタイミング遅延を選択的に供給する。

本発明の第４の見地によると、タイミング回路は、エンジンの逆回転を防止するため、トリガ信号を使用不可とする第２のスイッチの制御電極と充電コイルとに実効上接合されているコンデンサとを備える。第３のスイッチは、そのコンデンサに並列に接続された一次電流電極を備え、さらに、タイミングコイルに結合された制御電極を備え、前方向の回転動作を可能とするようそのコンデンサを放電する。従って、ＣＤＩシステムは、始動時のキックバックとエンジンの逆回転動作とを防止しする。

本発明の目的、特徴、利点は、エンジンの始動を改善し、比較的低いエンジンのクランク速度で点火スパークを提供し、比較的高価なマイクロプロセッサ回路の使用を避け、エンジンの超過速度動作を防止し、排気に未燃焼燃料の放出を減少させ、比較的高い速度でエンジンのタイミングを遅らせ、逆方向回転で強力運転を禁じるようにエンジンが逆に回転するとき点火スパークを防止し、チェインソーのような小型の２ストロークと４ストロークのエンジンに使用し易く、比較的小型で、経済的に製造、組立ができ、長い使用寿命を有するコンデンサ放電型点火システムを提供することである。

図１は、本発明の点火システム２０の電気機械磁気点火装置を示しており、それは、チェーンソーエンジンのような２ストロークエンジン用に特によく適している。フライホイール２２は、エンジンのクランク軸２４に取り付けられ、ステ−タ組立２６はフライホイール２２の半径方向外側に位置されている。フライホイール２２は、ステ−タ組立２６を通り過ぎるようエンジンのクランク軸２４と共に回転し、それにより、ステ−タ組立を通る磁束のパルスを発生する。

ステ−タ組立２６は、Ｕ字状の鉄の電機子あるいは積層された鉄の板の重なりから成るラムスタック２８を備える。ラムスタック２８は、第１と第２の脚部３０、３２を有し、ステ−タ組立２６とフライホイール２２の間に約３ｍｍ（０．１２インチ）の空隙を残して、エンジン（表示しない）のハウジングに取り付けられる。ステ−タ組立２６は、さらに鉄のラムスタック２８の脚部３０、３２の周りを巻く５つのコイルあるいは巻線を備える。コイルＬ１は、充電コイルであり、コイルＬ２は、トリガコイルである。両コイルＬ１、Ｌ２はラムスタック２８の第１の脚部３０の周りに巻かれている。コイルＬ３はタイミング信号を発生させるタイミングコイルであり、ラムスタック２８の第２の脚部３２の周りに巻かれており、それによりコイルＬ２、Ｌ３の間に機械的な時間遅れを生じさせる。言いかえると、Ｌ２、Ｌ３は１０度から５０度、好ましくは２５度の位相間隔を得るようにラムスタック２８の分離された脚部３０、３２の周りに巻かれる。ラムスタック２８の第２の脚部３２の周りに巻かれた両方の一次巻線Ｌ４と二次巻線Ｌ５により、トランスあるいは点火コイルが形成される。

フライホイール２２は、クランク軸２４と一体に回転可能な磁極片３６を有する永久磁石３４を備える。フライホイール２２はアルミのような非磁性材料で構成されるので、永久磁石３４で放射される磁束は、ステ−タ組立２６と磁気的に結合しているため磁極片３６に集中する。クランク軸２４とフライホイール２２との間に置かれ、結合するキー３８に対し所定の角度位置に、永久磁石３４は配置される。所定の角度位置は、エンジンピストン（表示しない）の上死点位置について点火スパークのタイミングを制御するように、ピストンの上死点位置にステ−タ組立２６に関する永久磁石３４の回転がちょうどいい時間になる位置である。点火スパークのタイミングは、ステ−タ組立２６と共に搭載される印刷回路基板の回路で制御される。

エンジンのクランク軸２４が回転するとき、永久磁石３４はラムスタック２８を通り過ぎて回転し、その中で磁界を誘導する。この磁界は、コイルＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５に電流と電圧を誘導し、以下に述べるように、エンジン（表示しない）の燃焼室内の燃料・空気混合を点火するように点火スパークを発生させるのに使われる。典型的には、磁気装置のエネルギー出力は、点火コイルを通る磁束変化の急な比率の結果として得られる。限定ではなく、例として、一次巻線Ｌ４は比較的思い電線の比較的少ない巻数を有し、二次巻線Ｌ５は比較的細い電線の数千巻数を有する。二次巻線Ｌ５の一方の端部は、一次巻線Ｌ４の一端に接続され接地されている。回路は、そこを通る磁束が最大の率で変化するときは常に一次巻線Ｌ４を中断するようになっている。一次巻線Ｌ４を通る電流の急激な減少が、二次巻線Ｌ５に非常に高い電圧を誘導し、それにより点火スパークを作り出す。

図２は、比較的低い回転クランク速度のエンジンの始動を可能とする本発明のひとつの実施例によるコンデンサ放電型点火（ＣＤＩ）回路４０をしめす。回路４０は、主に図２を参照し説明するが、ときに図１も参照する。ＣＤＩ回路４０は、一次巻線Ｌ４と、点火装置あるいはエンジンの点火スパークを起こすスパークプラグのギャップ４２に結合する二次巻線Ｌ５とを有する点火コイルを備える。

充電コイルＬ１は、電気的グランドに接続された一方の端部と、ダイオードＤ１、点火用コンデンサＣ１と点火コイルの一次巻線Ｌ４とを直列にとおる他の端部とを備える。抵抗器Ｒ１は、充電コイルＬ１に並列に接続され、エンジン始動でクランキングの間、充電コイルＬ１に誘導されたエネルギーをコンデンサＣ１に充電するために使用される。コンデンサＣ１に蓄えられたエネルギーは、トリガ回路あるいは副回路４４から放電信号を受け取り、点火コイルの一次巻線Ｌ４に放電される。従って、コンデンサＣ１は、一次巻線Ｌ４を通し蓄えたエネルギーあるいは電圧を放電する。スパークを作るのに、スパークプラグのギャップ４２で急峻に立ち上げる電圧を形成するために、点火コイルの二次巻線Ｌ５を通し、その電圧は非常に高い大きさの電圧に変圧される。

トリガ回路４４は、電気的グランドに接続された一端と、ダイオードＤ３と抵抗器Ｒ３を介し第１のスイッチである電子スイッチの制御電極あるいはＳＣＲ Ｓ１のゲートに実効的に接続された他端とを有するトリガコイルＬ２を備える。抵抗器Ｒ４は、ＳＣＲ Ｓ１と電気的グランドの間に接続される。ＳＣＲ Ｓ１の一次電流陽極と陰極は、コンデンサＣ１と、コンデンサＣ１と一次巻線Ｌ４との直列組合せをまたぐ電気的グランドとに接続されている。ダイオードＤ４は、ＳＣＲ Ｓ１と一次巻線Ｌ４をまたいで接続されている。トリガ回路４４は、タイミング回路あるいは副回路４６からの信号を受け取り、コンデンサＣ１を放電するための放電信号を発生する。

タイミング副回路４６は、グランドに接続された一端と、ダイオードＤ２を介し制御電極あるいは電子スイッチあるいはＳＣＲ Ｓ２のゲートに直列に実効的に接続された他端を有するタイミングコイルＬ３を備える。抵抗器Ｒ２は、ＳＣＲ Ｓ２と電気的グランドとの間に接続される。

図３は、コイルＬ１、Ｌ２、Ｌ３に発生する電圧波形を示す。フライホイールの１回転が、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の各々の図にたいし、第１の電圧信号（図中左）の初めと第２の電圧信号との間で定義される。従って、各々の図の横座標あるいは水平軸に沿った増加部の間の距離が約６０度の回転と同等である。コイルＬ１のグラフを参照し、ステ‐タ組立２６を過ぎる永久磁石３４の各回転は、コイルＬ１に、第１の負のパルス４８、比較的より大きな正のパルス５０と、第２の負のパルス５２を発生させる。正のパルス５０は、ダイオードＤ１により整流され、コンデンサＣ１を充電するのに用いられる。グラフＬ２、Ｌ３は、本発明の回路による変形のないＬ２、Ｌ３の波形を示す。ステ‐タ組立２６を過ぎる永久磁石３４の各回転によりＸ軸のフライホイールの回転に対し信号電圧がＹ軸に図示された、コイルＬ２とＬ３のグラフに示すような信号が発生される。コイルＬ２のグラフは、コイルＬ２が、第１の正のパルス５６、負のパルス５８と第２の正のパルス６０を発生することを示している。コイルＬ２、Ｌ３はラムスタック２８の互いに離れた脚部３０、３２に巻かれているので、位相分離５４が、図１について上記に述べたように、それらの間で生じる。従って、コイルＬ２の第１の正のパルス５６は、位相分離により、コイルＬ３の第１の負のパルス６２の前に生じる。同様に、コイルＬ３の正のパルス６４と第２の負のパルス６６は、パルスの分離により、コイルＬ２の負のパルス５８と第２の正のパルス６０の後ろにそれぞれ遅れる。

さらに、コイルＬ１、Ｌ２、Ｌ３の極性とダイオードＤ１、Ｄ４の極性は、コイルＬ２の第１の正のパルス５６がＳＣＲ Ｓ１をトリガするＳＣＲ Ｓ１のゲートに供給される正しい極性である。コイルＬ２の負のパルス５８は、ＳＣＲ Ｓ１をトリガする正しい大きさあるいは極性でない。しかし、コイルＬ１の正のパルス５０は、ＳＣＲ Ｓ１が通常の点火動作のため非導通でなければならない時間の間、コンデンサＣ１を充電するためダイオードＤ１を介し供給される。永久磁石３４が連続して回転すると、コイルＬ２の第２の正のパルス６０は、充電されたコンデンサＣ１を放電するに十分急速にＳＣＲ Ｓ１をトリガする正しい極性に再びなる。

図２を参照し、信号Ｖ１は、ダイオードＤ１により半波整流され、整流された充電のエネルギーがコンデンサＣ１に蓄積される充電コイルＬ１により発生された電圧を示す。同様に、コイルＬ３により発生された電圧波形はダイオードＤ２により半波整流され、ＳＣＲ Ｓ２のゲートに供給され、それによりＳＣＲ Ｓ２はＯＮに切り換わる。前述のように、コイルＬ２とＬ３の間で機械的タイミングの遅れがあるため、コイルＬ３の電圧は、第２の正のパルスが生じている間、ＳＣＲ Ｓ２を介しトリガコイルＬ２を短絡するように作用する。このように、トリガ信号の第２の正のパルスは効果的に短絡され、ＳＣＲ Ｓ１のＯＮあるいはＯＦＦの切り替えとコンデンサＣ１の放電を防止する。言いかえると、コイルＬ３がＳＣＲ Ｓ１を動作させるとき、第２の正のパルス６０であるコイルＬ２からの電圧波形の部分が、図４のグラフＬ２で示すように、短絡あるいは除去される。

従って、点火充電は、トリガコイルＬ１の次の信号サイクルまで、コンデンサＣ１に保持される。ＳＣＲ Ｓ２によるトリガコイルＬ２の第２の正のパルス６０の抑制は、続いた第１の正のパルス５６が、図５のグラフＶｂにより示されるように広げられた幅を有するように、動作の次のサイクルで出現する次に続く第１の正のパルスの先端を変える傾向にある。Ｖｂは図２に示す電気回路図の点ｂにおける電圧である。この幅の増大は、エンジンのクランク軸２４の回転速度が増加するように、点火モジュールが第１のトリガパルスの傾斜に乗ることを可能とする。それにより、タイミングを進める。言いかえると、トリガ信号パルスあるいは第１の正のパルスはの大きさは、エンジンのクランク軸２４の回転速度の作用として増加する。このように、ＳＣＲ Ｓ１のゲートのトリガレベルがトリガ信号電圧により超えられる時点が、エンジンのクランク軸２４の回転速度の増加を進める。従って、点火タイミングは、比較的低いエンジン速度で与えられた時点で生じ、点火タイミングは、エンジン速度がより高くなると、より早い時点に進む。グラフＶｃは、コイルＬ２の第２の正のパルス６０を放電する、コイルＬ３の正のパルス６４のタイミングを示している。グラフＶａは、コンデンサＣ１の放電タイミングを示している。Ｖｃは図２に示す電気回路図の点ｃにおける電圧であり、Ｖａは図２に示す電気回路図の点ａにおける電圧である。

本発明のタイミングの進みは、エンジン速度０から１２０００ＲＰＭの図６に示す。本発明の一つの好ましい実施例では、約２５度のタイミング進みを提供し、エンジンの負荷動作を維持するのに可能なスパークを発生させ、３５０ＲＰＭのエンジンが十分なエネルギーを発生する。また、本実施例は、ほぼ７０００から９０００ＲＰＭの動作ＲＰＭ範囲でエンジンをタイミング進みで維持する。それにより、エンジンの出力を増加できる。タイミング進みについては、米国特許ＵＳ６、４０８、８２０に含まれている。同様に、低速度のエンジン始動については、米国特許ＵＳ６、００９、８６５に含まれている。

図２に示すように、タイミング副回路は、タイミングコイルＬ３、ダイオードＤ２、抵抗器Ｒ２とＳＣＲ Ｓ２を含む比較的安価で、信頼性のあるわずかな部品だけを必要とする。さらに、本発明は、調速エンジンを除き、エンジンの速度や他の用語の限定にかかわらず、発明の特徴、利点を提供する。しかし、もしエンジンの調速が必要なら、本発明の以下の二つの実施例が、スキップスパークとタイミング遅れによる調速を提供する。

スキップスパーク調速は、必要ならば、本発明に提供される。図７を参照し、本発明の他の実施例によるＣＤＩ回路１４０を示す。回路１４０は、タイミング副回路１４６に加えたコンデンサＣ２と抵抗器Ｒ５の二つの追加の部品を除き、図２を参照した前述の回路４０とほぼ同等である。従って、これらの間の違いに絞って以下に説明する。コンデンサＣ２がＳＣＲ Ｓ２のゲートに実効的に接続されるように、コンデンサＣ２は、タイミングコイルＬ３に並列に接続される。抵抗器Ｒ５は、コンデンサＣ２に並列に、コンデンサＣ２とＳＣＲ Ｓ２のゲートの間に、抵抗器Ｒ２と直列に接続される。このように、抵抗器Ｒ２、Ｒ５とコンデンサＣ２の組合せは、ＳＣＲ Ｓ２の動作を制御するＲＣネットワークを形成する。

エンジン速度が、コンデンサＣ２と抵抗器Ｒ２、Ｒ５の数値によって決定される所定の閾値以下に維持される限りでは、ＳＣＲ Ｓ１を閉じることを許すトリガコイルＬ２のトリガ信号の発生前に、抵抗器Ｒ２、Ｒ５を通し放電するのをコンデンサＣ２に許すタイミング信号の後の十分な時間がある。しかし、エンジン速度が所定の閾値を超えたとき、コンデンサＣ２を動作サイクル間で放電し、トリガコイルＬ２のトリガ信号の少なくとも初めの部分の間でＳＣＲ Ｓ２のゲート動作をする余りの充電するのに十分な時間がない。ＳＣＲ Ｓ１のいかなる閉止を防止するトリガ信号の第１、第２のサイクルを効果的に短絡させ、コンデンサＣ１の放電を防止し、それにより、閾値を超えるエンジン速度での点火を防止する。調速についての検討は、米国特許ＵＳ５、２４５、９６５に含まれている。

前述の回路の調速機能に、必要ならば、非常に高速のエンジン速度動作のために、タイミング遅延機能が提供される。図８を参照し、本発明の他の実施例としてＣＤＩ回路２４０が示されている。回路２４０は、タイミング副回路２４６に追加された（ＳＣＲ Ｓ２の代わりの）トランジスタＴ１と抵抗器Ｒ６の二つの部品を除き、図７を参照に前述の回路１４０とほぼ同等である。従って、それらの間での違いを以下に説明する。トランジスタＴ１は、抵抗器Ｒ２、Ｒ５の接点に接続された制御電極あるいはベースと、トリガコイルＬ２に並列に接続された一次電流電極（コレクタとエミッタ）を備える。抵抗器Ｒ６は、トランジスタＴ１とトリガコイルＬ２との間でトランジスタＴ１と直列に接続されている。

動作において、エンジン速度が、コンデンサＣ２と抵抗器Ｒ２、Ｒ５の数値によって決定される所定の閾値以下に維持される限りでは、ＳＣＲ Ｓ１を閉じることを許すトリガコイルＬ２のトリガ信号の発生前に、抵抗器Ｒ２、Ｒ５を通し放電するのをコンデンサＣ２に許す、タイミング信号の後の十分な時間がある。しかし、エンジン速度が所定の閾値を超えたとき、コンデンサＣ２は、動作サイクル間で抵抗器Ｒ２、Ｒ５をとおし、十分に放電する時間を持たない。このように、コンデンサＣ２をまたぐ制御電圧は、次の動作サイクルのトリガパルスの初期の間、トランジスタＴ１を動作しつづけ、それにより、スパーク点火信号が遅延される。トランジスタＴ１が最終的に切断されたとき、すなわち、コンデンサＣ２からの制御電圧がトランジスタＴ１の所定の閾値以下に低下したとき、トリガパルスは再度点火を開始するよう電圧を増加することを許す。

本発明の特徴の高速タイミング遅延は、０から１０、０００ＲＰＭのエンジン速度で図９に示される。高速タイミング遅延についてのさらなる検討は、米国特許ＵＳ６、３８８、４４５に含まれている。

最後に、本発明は、始動のとき、エンジンのクランク軸が逆回転の間、エンジンの動作を防止するための回路を備える。図１０に、本発明の他の実施例によるＣＤＩ回路３４０が示されている。回路３４０は、改造されたタイミング副回路３４６を除き、図２を参照し前述の回路４０とほぼ同様である。

この実施例のタイミング副回路３４６は、図２を参照し前述したトリガ回路４４の接続された陽極と、電気的グランドに接続された陰極と、ダイオードＤ６の陰極がＳＣＲ Ｓ２のゲートに接続するように、ダイオードＤ６を有するタイミングコイルＬ３に実効的に接続されたゲートとを有するＳＣＲ Ｓ２を備える。ダイオードＤ７、抵抗器Ｒ２、コンデンサＣ２は、充電コイルＬ１に並列に直列接続される。ツェナ‐ダイオードＤ８が、所定のレベルで電圧を維持するためコンデンサＣ２に並列に接続される。コンデンサＣ２は、抵抗器Ｒ５とダイオードＤ２の直列組合せによりＳＣＲ Ｓ２のゲートに実効的に接続される。最後に、電子スイッチあるいはトランジスタＴ３が、コンデンサＣ２に並列に接続され、そのトランジスタの制御電極あるいはベースとダイオードＤ５を介しタイミングコイルＬ３との接続によりトリガされる。

エンジンのクランク軸２４が逆回転中に、充電コイルＬ１からの正のパルスは、ダイオードＤ７と抵抗器Ｒ２を通し整流され、電圧がコンデンサＣ２に蓄積される。コンデンサＣ２に蓄積された電圧は、抵抗器Ｒ５とダイオードＤ２を通しＳＣＲ Ｓ２に供給される。ＳＣＲ Ｓ２は、（接地コイルＬ２により）ＳＣＲ Ｓ１に供給されるようトリガコイルＬ２からのトリガパルスを防止するのに必要な時間長さの間、保持される。それにより、逆回転時の点火が防止される。しかし、追加された、ダイオードＤ５とトランジスタＴ３の組合せは、エンジンのクランク軸２４の前方向動作で点火を許す。前方向動作中、タイミングコイルＬ３がダイオードＤ５を通しトランジスタＴ３に電圧パルスを発生させるとき、トランジスタＴ３は通電状態になる。それにより、そこを通り、コンデンサＣ２を放電し、コンデンサＣ２に蓄積された電圧がＳＣＲ Ｓ２に達することを防止する。従って、タイミング副回路３４６は、エンジンのクランク軸２４の前方向回転で点火が生じるのを可能とするが、逆回転では、点火が生じるのを防止する。

上述から、本発明は、２ストロークエンジン特にチェインソーに組み込むのに好ましい特徴で広い範囲をカバーする簡単でコスト効果のある点火システムを供給することが理解されよう。

本発明の好ましい実施例をここに述べてきたが、他の多くのものが可能である。似たような参照数が、いくつかの異なる実施例の間で使用されるので、いくつかの実施例の間で、ここに記述された種々の電気部品が異なる値を持つことも理解される。本発明の全ての可能なものを述べたものではない。本発明の範囲から離れないで、様々な変更が可能であることが理解される。

エンジンのクランク軸のフライホイールに取り付けられた永久磁石組立に隣接し取り付けされたステ‐タ組立を有する本発明の実施例のコンデンサ放電型点火システムの機構概略図である。 本発明の第１の実施例による点火回路の電気回路図である。 第１の実施例の動作を説明するための、フライホイールの２回転の間でのコイルＬ１、Ｌ２、Ｌ３の電圧波形を示す信号タイミング図である。 第１の実施例の動作を説明するための、フライホイールの２回転の間でのコイルＬ１、Ｌ２、Ｌ３の電圧波形を示す信号タイミング図である。 第１の実施例の動作を説明するための、フライホイールの２回転の間でのコイルＬ１と図２の電気回路図の点ａ、ｂ、ｃの電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃの電圧波形を示す信号タイミング図である。 第１の実施例の動作を説明するための、エンジンタイミング図である。 本発明の第２の実施例による点火回路の電気回路図である。 本発明の第３の実施例による点火回路の電気回路図である。 図８に示した第３の実施例による点火回路の動作を説明するためのエンジンタイミング図である。 本発明の第４の実施例による点火回路の電気回路図である。

符号の説明

２０ 点火システム（コンデンサ放電型点火システム）
２２ フライホイール
２６ ステ‐タ組立
３０ 第１の脚部
３２ 第２の脚部
３４ 永久磁石
Ｌ１ 充電コイル
Ｌ２ トリガコイル
Ｌ３ タイミングコイル
Ｌ４ 一次巻線
Ｌ５ 二次巻線
Ｓ１ ＳＣＲ
Ｓ２ ＳＣＲ
Ｔ１ トランジスタ

Claims (14)

1. 点火装置を有するエンジンのためのコンデンサ放電型点火システムであって、
   一次巻線と上記点火装置と結合された二次巻線とを有する点火コイルと、
   上記一次巻線と結合された点火用コンデンサと、
   上記点火用コンデンサを充電し、上記エンジンの動作と同期して充電電流を発生させる上記点火用コンデンサと結合された充電コイルと、
   エンジンの動作と同期してトリガ信号を発生させ、一次巻線を通し上記点火用コンデンサを放電する一次巻線と点火用コンデンサとによるトリガ回路と、
   エンジン速度の機能としてトリガ信号のタイミングを制御するための、トリガ回路に接続されたタイミング回路とを備え、
   上記タイミング回路は、
   エンジンの動作に同期するタイミング信号を発生させるタイミングコイルと、
   トリガ回路と回路を成す一次電流電極を有し、トリガ回路の少なくとも部分的な短絡動作のための、上記タイミングコイルと結合された制御電極とを有する第１のスイッチとを備えることを特徴とするコンデンサ放電型点火システム。
2. 上記トリガ回路はタイミングコイルにより発生されたタイミング信号に位相調整されたトリガ信号を発生するトリガコイルを備えることを特徴とする請求項１記載のコンデンサ放電型点火システム。
3. 上記タイミング回路はタイミングコイルに並列に接続されるコンデンサを備え、所定の速度の閾値を超えるエンジン動作速度でのスパーク点火現象を防止することを特徴とする請求項２記載のコンデンサ放電型点火システム。
4. 上記第１のスイッチは半導体素子であり、上記タイミング回路は上記半導体素子とトリガ回路との間に挿入された抵抗器を備えることを特徴とする請求項３記載のコンデンサ放電型点火システム。
5. 上記タイミング回路は、
   上記充電コイルと、エンジンの逆回転を防止するようにトリガ信号を無効にするための第１のスイッチの制御電極に実効的に接続されたコンデンサと、
   上記コンデンサに並列に接続された一次電流電極と、エンジンの正回転を可能とするよう上記コンデンサを放電するための、タイミングコイルに結合された制御電極とを有する第２のスイッチとを備えることを特徴とする請求項１記載のコンデンサ放電型点火システム。
6. 放電コイルは一次巻線と、点火装置と結合する二次巻線とを備え、
   上記トリガ回路は、
   点火用コンデンサの放電をトリガするための、エンジンの動作に同期したトリガ信号を発生させるトリガコイルと、
   点火用コンデンサと一次巻線とで回路を成すよう一次電流電極を有し、一次巻線を通し放電するための点火用コンデンサを実効的に接続するための、トリガ信号に応答する制御電極を有する第２のスイッチと、
   トリガコイルのトリガ信号から位相調整された、エンジンの動作に同期するタイミング信号を発生するタイミングコイルとを備えることを特徴とする請求項１記載のコンデンサ放電型点火システム。
7. 上記タイミング回路は上記タイミングコイルに並列に直列接続されたダイオードと抵抗器との組合せを有し、該ダイオードの陰極は第１のスイッチの制御電極に接続された箇所で上記抵抗器に接続されていることを特徴とする請求項６記載のコンデンサ放電型点火システム。
8. 上記タイミング回路は、上記ダイオードの陰極と上記抵抗器の間に挿入されたもう一つの抵抗器と、上記ダイオードと上記抵抗器の間の上記タイミングコイルに並列に接続されるコンデンサとを更に備えることを特徴とする請求項７記載のコンデンサ放電型点火システム。
9. 上記第１のスイッチはトランジスタで、上記タイミング回路は該トランジスタと上記トリガ回路の間に挿入された抵抗器を備えることを特徴とする請求項８記載のコンデンサ放電型点火システム。
10. 上記タイミング回路は、
    上記充電コイルとエンジンの逆回転を防止する上記第１のスイッチの制御電極とに実効的に接続されたコンデンサと、
    上記コンデンサに並列に接続された一次電流電極と、エンジンの正回転を可能とするよう上記コンデンサを放電するための、タイミングコイルに結合された制御電極とを有する第３のスイッチとを更に備えることを特徴とする請求項６記載のコンデンサ放電型点火システム。
11. 少なくとも二つの脚部を有する強磁性のステ−タと、
    該強磁性のステ−タに関連し動作関係に方向付けされ、上記強磁性のステ−タの周りに巻かれた複数のコイルにパルスを発生させるために、エンジンの部分により回転可能な永久磁石と、
    スパークプラグと、
    一次巻線と、強磁性ステ−タの少なくとも二つの脚部のひとつの周りに巻かれ、上記スパークプラグをまたいで接続される二次巻線と、
    上記点火コイルの一次巻線に結合された上記点火用コンデンサと、
    上記ステ−タの少なくとも二つの脚部の一つの周りに巻かれた上記充電コンデンサとを備え、
    上記トリガ回路は、
    上記点火用コンデンサの放電をトリガする、エンジンの動作に同期するトリガ信号を発生させるための、上記ステ−タの少なくとも二つの脚部の一つの周りに巻かれたトリガコイルと、
    上記点火用コンデンサと上記一次巻線との回路の一次電流電極と、一次巻線を通り点火用コンデンサを放電させるために、トリガ信号に応答する制御電極とを備える第２のスイッチと、
    トリガコイルに並列に、トリガコイルと上記スイッチとの間にあり、トリガコイルに接続された陽極と、上記スイッチの制御電極に接続された箇所で、第２の抵抗器に他方の端部で接続された第１の抵抗器の一方の端部に接続された陰極とを有するダイオードを備える電圧整流・分配装置とを備え、
    上記タイミング回路は、
    エンジンの動作に同期して、トリガコイルのトリガ信号から位相調整されたタイミング信号を発生させるための、上記ステ−タの少なくとも二つの脚部の一つの周りに巻かれたタイミングコイルと、
    該タイミングコイルに並列に直列接続されたダイオードと抵抗器の組み合わせとを備え、上記ダイオードの陰極が、第１のスイッチの制御電極に接続された箇所で上記抵抗器と接続されることを特徴とする請求項１記載のコンデンサ放電型点火システム。
12. 上記タイミング回路は、上記ダイオードの陰極と上記抵抗器の一方の端部との間に挿入されたもう一つの抵抗器と、上記タイミングコイルに並列に、上記ダイオードと該もう一つの抵抗器との間に接続されたコンデンサとを更に備えることを特徴とする請求項１１記載のコンデンサ放電型点火システム。
13. 上記第２のスイッチはトランジスタであり、上記タイミング回路は該トランジスタと上記トリガ回路との間に挿入された抵抗器を更に備えることを特徴とする請求項１２記載のコンデンサ放電型点火システム。
14. 上記タイミング回路は、
    上記充電コイルと、エンジンの逆回転を防止するための第２のスイッチの制御電極とに実効的に接続されたコンデンサと、
    該コンデンサに並列に接続された一次電流電極と、エンジンの正回転を可能とするよう上記コンデンサを放電するための、上記タイミングコイルに結合された制御電極とを有する第３のスイッチを備えることを特徴とする請求項１１記載のコンデンサ放電型点火システム。

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