JPH08506403A - 特にチェンソー等に使用される内燃機関の点火装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 特にチェンソーに使用される内燃機関の点火装置は、充電巻き線（21）とトリガ巻き線（22）とを支持する磁気的に導通する芯（10）と、少なくと１つの磁界発生部材（15）を有し且つ、通過時、巻き線（21，22）に電圧を誘起させるために磁気的に導通する芯（10）と共働するようになっているフライホイール（14）と、またトリガ巻き線（22）により発生されるトリガパルスに応答してトリガする電子スイッチ手段（27）と、充電巻き線（21）に発生する電圧により充電され、点火コイル（17）の１次（18）と点火プラグ（20）を具備する２次（19）を介して行なわれるコンデンサ（26）の放電とからなる。点火装置において、補助巻き線（37）は、フライホイールの通常回転移動の間、磁気的に導通する芯（10）の脚（11，12，13）を越えて通過する前に、フライホイール（14）が上記補助巻き線（37）を最初に通過するように、設けられ且つ配置されており、機関の回転方向が通常の回転方向と反対の場合、補助巻き線（37）に誘起される電圧はトリガパルスがスイッチ手段（27）に到達するのを防止するために使用される。

Description

【発明の詳細な説明】 特にチェンソー等に使用される内燃機関の点火装置 本発明は、充電巻き線とトリガ巻き線とを支持する磁気的に導通する芯と、少 なくとも１つの磁界発生部材を有し且つ、通過時、巻き線に電圧を誘起させるた めに磁気的に導通する芯と共働するようになっているフライホイールと、またト リガ巻き線により発生されるトリガパルスに応答してトリガする電子スイッチ手 段と、充電巻き線に発生する電圧により充電され、点火コイルの１次と点火プラ グを具備する２次を介して行なわれるコンデンサの放電とからなる特にチェンソ ーに使用される内燃機関の点火装置に関する。言及された種類の点火装置は添付 した請求の範囲第１項の前提部分に示されている。 チェンソー等のための内燃機関は、時々、極めて高速で、例えば、14,000rpm で作動する。このことは機関の点火装置は機関が適切に作動すべく大きな点火進 角を有するように設計されなければならないことを意味する。同時に点火進角は 機関が始動されるべきとき大きすぎてもいけない。もし点火進角が始動時大きす ぎると反動が発生し例えばチェンソーを操作する人に損傷を与えるかもしれない ことが容易に起こり得る。 さらに、今日の内燃機関は時々同原動機の高圧を意味する高出力を有するよう に設計される。そのような原動機はスタート紐等を引くことによって始動される とき高圧がピストンの動きに対して制動する影響を有し且つ始動行程が安定しな い。逆に容認できない且つ防ぐことのできない逆方向に機関が回転して始動する ことも起こり得ることである。このような経過は、また、チェンソーが無負荷の 状態から機関速度の急激な低下に伴なう重負荷の状態を通過するとき起こること もある。 この問題の１つの解決策は、速度操作時に要求される大きな点火進角を許容す るような、同時に、点火火花が上死点中心前の１または数度の回転角に相応する 瞬間に発生する場合の始動時に遅れた点火の可能性をも提供するような、特に広 範囲の点火進角を備えた機関を設計することである。このような解決策はPCT/SE 94/01152に記載されている。 機関を正しい方向に確実に回転させる別の方法はUS-A-5,050,553に記載されて いる。この公報には特に芝刈り機用チェンソー等の内燃機関のマイクロプロセッ サにより制御される容量性点火装置が記載されており、機関の回転方向は、機関 のフライホイールに取付けられた磁界発生部材が巻き線を通過することにより影 響を受けるとき、点火装置の磁気回路にある充電巻き線に発生する正及び／また は負の半期の数を計算するセンサにより検出されるようになっている。 公報に記載され且つ機関の回転方向を検出するために使用される装置は以下の ことを予想させる。即ち、点火装置は問題のより簡単な解決策を発見するのに時 々望ましい磁石の製作に対して付加的な価格を含むマイクロプロセッサを含んで いる。 従って、本発明の目的は簡単な手段により言及された種類の内燃機関の回転方 向を決定することができ且つ機関の回転方向が誤まっている場合トリガパルスが 電子スイッチを通過するのを防止することができる装置を提供することである。 目的は上述の点火装置により達成され、点火装置の補助巻き線は、フライホイ ールの通常回転移動の間、磁気的に導通する芯の脚を越えて通過する前に、フラ イホイールが上記補助巻き線を最初に通 過するように、設けられ且つ配置されており、機関の回転方向が通常の回転方向 と反対の場合、補助巻き線に誘起される電圧はトリガパルスがスイッチ手段に到 達するのを防止するために使用される。これらの特徴は請求の範囲第１項の特徴 部分に示される。好適な実施例は続く従属項に含まれている。 本発明は実施例に基づいて、添付図面と関連させながらより詳細に説明される であろう。 第１図は図面と水平に回転するフライホイールに対して垂直な方向からみた本発 明の点火装置の概略図を示したものである； 第２図は上方からみた第１図の点火装置の断面図を示したものである； 第３図は左側からみた第１図の点火装置を示したものである； 第４図は点火装置の電子回路図を示したものである；また、第５図は点火装置に 発生する電圧曲線図である。 第１図には、本発明による磁気形式の点火装置における機械的構成が示されて いる。点火装置はチェンソー用の２往復内燃機関に使用される。機関は普通に使 用される形式のものであり且つこれ以上詳細には記載されない。装置は３つの脚 11，12，13を備えた磁気的に導通する鉄芯10からなる。適当な方法により、機関 のフライホイール14に固定され且つ、夫々、Ｎ及びＳで示された北極と南極とを 具備する永久磁石の形をした磁界発生装置15と共働するために芯はチェンソーに 取付けられる。 フライホイール14は図において矢印で示される方向に回転する。その脚11で鉄 芯10は、通常１次18及び２次19（第４図）からなる点火コイル17を支持する。点 火プラグ20は第４図に概略的に示されるように、２次に接続されている。さらに 、その脚13で鉄芯10は、点火エネルギーを蓄えるためにコンデンサに充電される 誘起電圧を誘 起する充電巻き線21を支持する。さらに、トリガ巻き線22は電子スイッチをトリ ガするために意図され脚11及び12の周囲に巻回される。異なる巻き線の配置は第 １図から第３図により明らかである。点火コイル17、トリガ巻き線22及び充電巻 き線21は鉄芯の脚のための適切な孔を備えたプラスチック製カップ25に配置され たボビンに取付けられている。プラスチック製カップ25は、また、点火装置の電 気的構成要素を支持するプリント回路盤を収容している。構成要素が取付けられ た後、プラスチック製カップは湿気や他の外的影響に対して保護するために合成 樹脂等で充填される。 本発明の点火装置のために、第４図に示される電子回路図と結び付けながら連 続した説明を行なう。装置の主な構成要素は上述した鉄芯上の巻き線、即ち、充 電巻き線21及びトリガ巻き線22と、充電用コンデンサ26と、１次18及び２次19を 有する点火コイル17、及びサイリスタ27の形状をした電子スイッチを具備する。 導線28及びダイオード29を介して充電巻き線21はコンデンサ26の一端に接続され ており、一方、コンデンサの他の端子は、点火コイルの１次18を介して、基準電 位ゼロ又はアースを有する導線30により表わされる共通の接続点に接続されてい る。１次18は導線30に向って導通方向を有するダイオード31と並列に接続されて いる。 通常のようにサイリスタ27は充電コンデンサ26に接続された陽極と共通の基準 点、即ち、導線30に接続された陰極を有する。サイリスタはトリガ巻き線22及び トランジスタ33のコレクタ−エミッタ経路により主として構成されるトリガ回路 32を有する。従って、トランジスタのコレクタは抵抗34と並列接続されたトリガ 巻き線22に接続されており、それに対してトランジスタのエミッタはサイリスタ の制御電極に接続されている。さらに、上記エミッタは抵抗35を介して導線30に 接続されている。最後に、抵抗36を介して、トランジ スタのベースは、ダイオード29と、充電コンデンサ26及びサイリスタ27の陽極と の接合点に接続されている。 第４図の実施例の点火装置は以下のように作動する。点火装置に発生する異な った電圧波形を示す第５図もまた参考となる。磁石15を有するフライホイール14 が鉄芯10を通過すると、充電巻き線21とトリガ巻き線22に、夫々、第５図に示さ れる波形の電圧が発生する。充電巻き線の電圧Ｕ_Lが正極のとき、充電電流は導 線28及びダイオード29を介してコンデンサ26に流れ、後者は充電されるようにな る。第５図において、フライホイール14が最高回転している間、充電電圧Ｕ_Lは 充電電流が流れる２つの期間を有しており、２つの期間の後者はコンデンサの充 電に対し最も重要な貢献を与えることが理解できる。エンジンの作動中、通常は 、コンデンサ26の放電は上述した充電期間と充電期間との間に行なわれ、そのた め、始動時、最初の回転後、第２の期間中、コンデンサは既にそのような高電圧 で充電されているので、次の最初の期間中、正極の充電電圧によるいかなる追加 充電も行なわれない。連続した議論の中で、コンデンサ26は充電され且つフライ ホイール14は鉄芯10を新しく通過し始めると考えられる。最初、トリガ巻き線の 電圧Ｕ_Tは負極領域を有するが、次に、明らかなように、ピーク値に向って線形 的に上昇し、その後ゼロに降下し且つ別の負極領域に入り込む。図中、充電巻き 線とトリガ巻き線の電圧Ｕ_L及びＵ_Tは、夫々、逆位相となっていることが理解で きるであろう。 サイリスタ27のトリガにとってトリガ電圧の上昇部分は興味あるところである 。電圧がある水準まで上昇するとトランジスタ33及び抵抗35に電流が流れ、結果 的にサイリスタ27は点弧される。その結果コンデンサ26はサイリスタ及び１次コ イル18を介して放電される。通常の方法で２次19には高電圧が発生し且つこの高 電圧によりス パークプラグ20に火花が発生する。 機関が誤まった方向に回転するときサイリスタ27のトリガを防止するために、 本発明においては補助巻き線37が鉄芯10に隣接して設けられており、そのため、 フライホイール14が第１図の矢印の方向（機関の通常の回転方向）に回転すると きフライホイール上の磁石15は鉄芯10の他の巻き線に到達する以前に巻き線37を 通過する。巻き線37は円形断面且つ小径、例えば0.5mmの直径を有するロッド形 のコア38に取付けられている。第１図に示されるようにコア38は図面において直 接垂直になるようにプラスチック製カップ25に固定されている。従って、機能上 、補助巻き線37はエナブルコイル（enable coil）と呼ばれている。第４図から 明らかなように、エナブルコイル37は抵抗39を介してトランジスタ40のベースに 接続されている。さらに、抵抗41を介して、上記ベースはエナブルコイルの反対 側の端部に同じく接続される導線30に接続されている。トランジスタ40のコレク タは電界効果トランジスタ42の制御電極に直接接続されており、該電極はさらに 、コンデンサ43を介して導線30に且つ抵抗44とダイオード45を介して導線28に接 続されている。コンデンサ43の電圧を所望レベルに維持するためにツェナーダイ オード46がコンデンサと並列に接続されている。電界効果トランジスタ42のソー ス電極は導線30に直接接続されており、それに対して電界効果トランジスタのド レイン電極はトランジスタ33のベースに接続されている。 このように第４図に示す完成した回路は以下のように作用する。第１図におけ る矢印方向にフライホイール14が回転する間、磁石15はエナブルコイル37を最初 に通過し、該エナブルコイル37はトランジスタ40のベース−エミッタ経路を通過 して発生する短い電圧パルスを誘起する。電圧パルスは第５図に示され且つＵ_E として明示さ れている。上述した作用的説明にあるように、コンデンサ26は充電巻き線21から 充電され同様にコンデンサ43は抵抗44及びダイオード45を介して充電されるよう にフライホイールは１回転するとみなされる。電圧パルスが発生するとトランジ スタ40は導通状態となり且つコンデンサ43は放電し、その結果コンデンサ43の電 圧は導線30の基準電位、即ち０ボルトになる。電界効果トランジスタ42の制御電 極の電圧が低下するとトランジスタは導通から非導通状態へと切換り、結果的に トランジスタ33は導通し始める。トリガ巻き線22に誘起された電圧は、その後、 トランジスタ33を通過しサイリスタ27を作動させるべくサイリスタ27の制御電極 へ出力され、その結果、点火火花が点火コイルにより発生する。 第５図における充電電圧Ｕ_Lの特性をみると、エナブル電圧Ｕ_Eの発生後、負極 領域を有し、一定時間経過後、主たる充電がコンデンサ26及び43に行なわれる正 領域に入っていく。第５図においてＵ_Gで示されるコンデンサ43の電圧は、コン デンサ43の再充電が開始され充電電圧Ｕ_Lが再度正極領域となるまで低い。コン デンサ43の電圧があるレベルまで増大すると電界効果トランジスタ42は導通状態 に切換り、トランジスタ33のベース電位を導線30の電位、即ち、ゼロボルトまで 低下させる。その結果、トランジスタ33は遮断され、且つ、その後、トリガ巻き 線に誘起される可能性のあるいかなる電圧も誤まったトリガパルスを発生するト ランジスタ33を通過することができない。第５図においてコンデンサ43を通過す る電圧は、電圧が低く（ゼロボルト）且つトリガを発生することができるウイン ドを形成する経路を有することは明らかである。 この接続において、トリガ電圧Ｕ_Tの有効な部分は上記ウインドに正確に低下 する経路を有するように配置がなされる。従って、機関が正しい方向に回転する とき、トリガパルスはトランジスタ33を 通して所望の点火火花を発生せしめる。 もし何らかの理由で機関が通常方向に対して反対方向に回転するとすれば、巻 き線21及び22はエナブルコイル37が磁石15に到達する前に通過してしまう。この 場合、エナブルコイルからの電圧パルスＵ_Eは負極であろう。従って、トランジ スタ40は導通せず且つコンデンサ43はそこから放電することができない。電圧が トリガ巻き線22に誘起されるとき、コンデンサ43を通る電圧は、トランジスタ33 が遮断されることを意味する電界効果トランジスタ42の導通を保持する。従って 、この場合いかなるトリガパルスもサイリスタ27の制御電極を通過させない。 第５図においてトリガ電圧Ｕ_Tはトリガ電圧の尾部と言われ、正極である別の 期間を有する。しかしながら、この尾部は窓の外側にほんの一瞬表われ且つサイ リスタのいかなる誤まったトリガをも生起させ得ない。図において尾部のレベル は低いが機関の速度が増大するにつれて高くなり且つ、もしエナブルコイル37及 び関連構成要素が省略されているとすれば、尾部は高速でサイリスタの誤まった トリガの発生原因を与えることになる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．充電巻き線（21）とトリガ巻き線（22）とを支持する磁気的に導通する芯 （10）と、少なくとも１つの磁界発生部材（15）を有し且つ、通過時、巻き線（ 21，22）に電圧を誘起させるために磁気的に導通する芯（10）と共働するように なっているフライホイール（14）と、またトリガ巻き線（22）により発生される トリガパルスに応答してトリガする電子スイッチ手段（27）と、充電巻き線（21 ）に発生する電圧により充電され、点火コイル（17）の１次（18）と点火プラグ （20）を具備する２次（19）を介して行なわれるコンデンサ（26）の放電とから なる特にチェンソーに使用される内燃機関の点火装置において、補助巻き線（37 ）は、フライホイールの通常回転移動の間、磁気的に導通する芯（10）の脚（11 ，12，13）を越えて通過する前に、フライホイール（14）が上記補助巻き線（37 ）を最初に通過するように、設けられ且つ配置されており、機関の回転方向が通 常の回転方向と反対の場合、補助巻き線（37）に誘起される電圧はトリガパルス がスイッチ手段（27）に到達するのを防止するために使用されることを特徴とす る特にチェンソー等に使用される内燃機関の点火装置。 ２．スイッチ手段は、第１のトランジスタ（33）と、第１のトランジスタに接 続された補助巻き線（37）とを具備するトリガ回路を有するサイリスタ（27）で あり、上記補助巻き線（37）に電圧が誘起されない場合には第１のトランジスタ はトリガ巻き線（22）とサイリスタ（27）の制御電極との間で遮断を形成するこ とを特徴とする請求の範囲第１項記載の点火装置。 ３．第１のトランジスタ（33）の遮断効果は補助巻き線（37）の誘起電圧の存 在から独立している期間は中止している状態とみなし 補助巻き線（37）に誘起される電圧が電子スイッチ（42）を活性化させるように 設計された回路を介して、補助巻き線（37）は第１のトランジスタ（33）に接続 されていることを特徴とする請求の範囲第２項に記載された点火装置。 ４．補助巻き線（37）と第１のトランジスタ（33）との間に設けられた回路は 電界効果トランジスタ（42）と、充電巻き線（21）に誘起される電圧によって抵 抗（44）を介して充電されるコンデンサ（43）に接続された制御電極と、点火装 置にとって共通の基準電位を構成する共通の基準点（30）に接続されたコンデン サの反対側端子と、補助巻き線（37）の誘起電圧の存在の際その放電をするため にコンデンサ（43）の短絡回路を形成する第２のトランジスタ（40）のコレクタ −エミッタ経路により橋絡されているコンデンサ（43）とを具備することを特徴 とする請求の範囲第３項に記載された点火装置。 ５．サイリスタ（27）の制御電極は第１のトランジスタ（33）のエミッタ−コ レクタ経路を介してトリガ巻き線（22）に接続されており、上記トランジスタ（ 33）のベースは、電界効果トランジスタ（42）が導通しているとき、共通の基準 電位及びそれ故その遮断状態とみなすために電界効果トランジスタ（42）を介し て共通の接続点（30）に接続されていることを特徴とする請求の範囲第４項に記 載された点火装置。 ６．抵抗（36）を介して、第１のトランジスタ（33）のベースはサイリスタの 陽極に接続され且つ、サイリスタ（27）を通して放電する際、点火コイル（17） にエネルギーを供給するために設けられている充電コンデンサ（26）に接続され 、抵抗（36）と、コンデンサ（26）及びダイオード（29）を介して充電巻き線（ 21）に接続されたサイリスタの陽極との間の接合点に接続されていることを特徴 とする請求の範囲第５項に記載された点火装置。 ７．磁気的に導通する芯（10）は少なくとも３個の脚（11，12，13）を具備し ており、トリガ巻き線（22）は、フライホイールの回転方向にみられるように、 芯（10）の２個の第１の脚（11，12）の周囲に巻回されており、一方、第３の脚 （13）は充電巻き線（21）を支持していることを特徴とする先行する請求の範囲 のいずれか１項に記載された点火装置。