JP2584184B2 - 自動速度制限機能付コンデンサ放電型エンジン点火システム - Google Patents

自動速度制限機能付コンデンサ放電型エンジン点火システム

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JP2584184B2 JP5210294A JP21029493A JP2584184B2 JP 2584184 B2 JP2584184 B2 JP 2584184B2 JP 5210294 A JP5210294 A JP 5210294A JP 21029493 A JP21029493 A JP 21029493A JP 2584184 B2 JP2584184 B2 JP 2584184B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コンデンサ放電型エン
ジン点火システムに関し、さらに詳しくは、エンジン点
火を制限又は禁止することによってエンジンの速度を自
動的に制限する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】チェインソーやブラシトリマ等の多くの
２サイクル及び４サイクル小型エンジンにおいて、エン
ジンが全開スロットルで運転しているときに負荷が急に
除かれた場合、エンジンの速度が過度に上昇するのを防
止することが重要である。例えばブレードが鋼鉄や複合
材料で作られているチェインソーの場合、エンジンの過
剰速度を制限しないでいるとブレードが破損する危険性
がある。またエンジン自体も損傷を被ることがある。
【０００３】従って、上記のタイプの小型エンジンにお
いて、過剰速度を防止するためにボール式速度調整器
（ガバナ）をエンジンのキャブレータに取付けることが
提案されている。エンジンの振動が速度とともに増大す
ると、ボールの慣性が位置決めバネの力を上回る。ガバ
ナのボールがその座から離れると余分の燃料がキャブレ
ータからエンジンへ流入し、一時的にエンジンの速度を
落とす。しかしボール式ガバナは動かなくなったり、あ
るいは使用者がエンジン速度を上げようとして勝手に設
定を変えてしまうことがある。またガバナを取付けると
なると相当なコスト高となってしまう。
【０００４】従って本発明の主要な目的は、上述した２
サイクル及び４サイクル小型エンジンの運転に特に適し
ており、そのようなエンジンの過剰速度を自動的に防止
する手段を有するコンデンサ放電型エンジン点火システ
ムを提供することである。さらに詳しく述べるならば、
本発明の目的はエンジン使用者が容易には設定を変更で
きないようにしてあり、製造コストをそれ程上昇させる
ことなく実現可能であり、しかも長期の寿命期間におい
て信頼性が保たれる点火システムを提供することであ
る。
【０００５】本発明の他の目的、特徴、及び利点は以下
の記述、特許請求の範囲及び図面を読めば理解できるで
あろう。
【０００６】
【実施例】図１は本発明の好ましい実施例であるコンデ
ンサ放電型エンジン点火システム１０を示す。この点火
システムは点火コイル１２を有する。点火コイル１２は
１次巻線１４と、エンジンを点火させるスパークプラグ
１８に接続された２次巻線１６とから成る。フライホイ
ール２０はエンジンクランク軸に取付けられ、エンジン
と同期して回転する少なくとも１つの磁石２２を担持し
ている。コイル組立体２４は磁石２２に磁気的に結合す
るように配置されており、フライホイール２０が回転す
るとコイル組立体２４内に信号（図３）が発生する。コ
イル組立体２４には充電コイル２６が設けられており、
この充電コイル２６がダイオードＤ１とコンデンサＣ１
とを介して点火コイル１２の１次巻線１４に接続されて
いる。コイル組立体２４のトリガコイル２８は、一端が
充電コイル２６に、他端がコンデンサＣ１とは反対側の
１次巻線１４の端部に接続されている。従って充電コイ
ル２６、ダイオードＤ１、コンデンサＣ１、１次巻線１
４及びトリガコイル２８によって閉回路が形成される。
充電コイル２６とトリガコイル２８の両端にダイオード
Ｄ２が接続されている。これは逆方向の電流路を設ける
ことによって充電コイルとトリガコイルに電流が回流す
るのを低減させるためである。ＳＣＲ等で構成される電
子スイッチＴ１は前記１次巻線１４に１次電流を通電す
るアノード電極とカソード電極とを有し、夫々ダイオー
ドＤ１とコンデンサＣ１との接続点、１次巻線１４とト
リガコイル２８との接続点に接続されている。また、Ｓ
ＣＲＴ１は充電コイル２６とトリガコイル２８の接続点
にダイオードＤ３と抵抗Ｒ２を介して接続されたコント
ロール電極すなわちゲート電極を有する。
【０００７】以上述べた範囲では点火システム１０はほ
ぼ従来の構成と動作を有する。磁石２２が回転して充電
コイル２６とトリガコイル２８を通過する度に、充電コ
イル２６とトリガコイル２８内には図３に示すような信
号が発生する。図３において信号電圧ＶＡとＶＢは時間
ｔを横軸にとってプロットした。充電コイル２６とトリ
ガコイル２８（図３）とダイオードＤ１、Ｄ２の極性
は、最初のピークであるトリガ用の信号４２（図３）が
ＳＣＲ Ｔ１のゲートに印加されてＳＣＲをトリガする
ようになっている。２番目のピークである充電信号４４
はダイオードＤ１と１次巻線１４を介してコンデンサＣ
１を充電する。このときＳＣＲ Ｔ１はオフしていなけ
ればならない。引続きフライホイールが回転すると、信
号４０の３番目のピークである信号４６（図３）で再び
極性が反転し、ＳＣＲ Ｔ１をトリガして１次巻線１４
を介してコンデンサＣ１を急速に放電させる。これによ
り２次巻線１６に高い電圧が発生し、スパークプラグ１
８が点火する。
【０００８】本発明において、全体を３０で表される回
路がトリガコイル２８と、ＳＣＲＴ１のゲートとの間に
接続されていて、エンジンの過剰速度が発生した場合、
自動的に点火システムの動作を制限又は禁止する。回路
３０において、抵抗Ｒ１はトリガコイル２８の両端に接
続されている。ダイオードＤ３はそのアノードを充電コ
イル２６とトリガコイル２８の接続点に接続されてい
る。コンデンサＣ２はダイオードＤ３のカソードと、ト
リガコイル２８と１次巻線１４の接続点との間に接続さ
れている。一対の直列抵抗Ｒ２、Ｒ３はコンデンサＣ２
両端に接続されている。ＳＣＲ Ｔ１のゲートは抵抗Ｒ
２、Ｒ３の接続点に接続されている。トリガ用の信号４
２と４６（図３）はダイオードＤ３を介してコンデンサ
Ｃ２を充電する。このダイオードＤ３はコンデンサＣ２
がトリガコイル２８又は抵抗Ｒ１を介して放電するのを
防止する。これらトリガ信号ＶＡの間の期間では、コン
デンサＣ２の電荷が抵抗Ｒ２、Ｒ３を介して放電する。
エンジン速度がコンデンサＣ２と抵抗Ｒ２、Ｒ３の値で
決まるしきい値以下であれば、充電信号４４がコイル２
６内に発生してコンデンサＣ１を充電する前に、コンデ
ンサＣ２が抵抗Ｒ２、Ｒ３を介して放電する時間がトリ
ガ用の信号４２の後に十分ある。ＳＣＲ Ｔ１０をオフ
にするので、充電コイル２６内に発生した充電信号４４
がコンデンサＣ１を充電する。しかしエンジン速度がこ
のしきい値を超えると、充電コイル２６内の充電信号４
４の少なくとも最初の部分においてＳＣＲ Ｔ１をトリ
ガするのに十分な電荷がコンデンサＣ２に残るので、Ｓ
ＣＲ Ｔ１は実質的にその充電信号４４を短絡させてコ
ンデンサＣ１の充電を防止する。
【０００９】抵抗Ｒ２、Ｒ３とコンデンサＣ２の値は、
所望の速度制限しきい値と、信号４０（図３）を発生さ
せるフライホイール２０と磁石２２の機械的構成とによ
って決まる。すなわち、抵抗Ｒ２、Ｒ３を介してコンデ
ンサＣ２が放電する放電時間の長さは、図３の時間４８
より少ない値から、最長は時間４８にほぼ等しい時間迄
の範囲に設定しなければならず、所望の速度しきい値で
は時間４８にほぼ等しくする。例えば、フライホイール
の直径を９０ｍｍとして、ＳＣＲのゲート電圧が０．６
Ｖ、コンデンサＣ２の電圧のピーク値が３Ｖであるとき
に、各信号４２、４４、４６のピーク間が３６°となる
ような信号４０（図３）を発生させるように磁石をつく
ると仮定する。速度制限しきい値を例えば９，０００ｒ
ｐｍにするには、抵抗Ｒ２を４７０Ω抵抗Ｒ３を３９２
Ω、コンデンサ２を０．４７μＦにそれぞれ設定すれば
良い。点火コイル１２とコイル組立体２４の巻線特性及
びエンジン点火システム１０の他の部品の値は通常の方
法で選択して平常動作時の所望の特性を得れば良い。
【００１０】動作を図２に示す。図２はタイミング図
で、ＶＡは抵抗Ｒ２とＲ３との接続点における電圧、Ｖ
ＢはコンデンサＣ１両端の電圧であり、ＶＡとＶＢは共
通の時間軸を使って示してある。平常動作において、充
電信号３６がコンデンサＣ１に印加される前に、トリガ
コイル２８からコンデンサＣ２に印加される初期信号３
２がＳＣＲのトリガしきい値３４以下まで下がる十分な
時間がある。コンデンサＣ１上の電圧ＶＢは充電信号３
６で示すように最大レベルに上昇し、後続のトリガ用の
信号３７によって生じるコンデンサＣ２上の電圧が再び
ＳＣＲのトリガしきい値３４まで上昇した時に、ＶＢは
ＳＣＲ Ｔ１と１次巻線１４を介して急激に放電する。
一方、エンジン速度が高過ぎる場合、コンデンサＣ２上
の最初の信号３２の電圧がトリガしきい値３４以下まで
放電しきらないうちに、次の充電信号３９が発生する。
従って符号３８で示すように、ＳＣＲ Ｔ１のゲートに
は電圧が印加されてＳＣＲ Ｔ１は導通状態となり、実
質的に充電信号３９を短絡させてコンデンサＣ１の充電
を防止する。抵抗Ｒ１（例えば７５Ω）はトリガコイル
２８に負荷を与えて、フライホイールを形成する磁石２
２とコイル組立体２４のコアとの間の間隙設定値に対す
るトリガ用の信号４２、４６（図３）の振幅感度を低下
させる。
【００１１】図１に示す好ましい実施例の特徴は、点火
動作は制限されるが完全には停止されない遷移周波数帯
を設けたことである。つまりこの遷移周波数帯におい
て、エンジンが１つおきの動力サイクルで点火するよう
にしたことである。１例として示すならば、エンジン速
度が約９，０００ｒｐｍ以下で通常に点火させ、９，０
００〜９，３００ｒｐｍの速度範囲ではエンジン点火を
１つおきに停止し、９，３００ｒｐｍを越えた場合は、
エンジン点火を完全に停止する。従って、高い方のしき
い値を超えたら完全にエンジン点火は禁止されるけれど
も、高い方のしきい値９，３００ｒｐｍと低い方のしき
い値９，０００ｒｐｍの間には実質的に過剰速度制限機
能が存在することになる。エンジン速度が低い方のしき
い値よりも低くなると、システム動作は手動リセットス
イッチ等の操作をしなくても自動的に通常の動作に戻
る。
【００１２】以上述べた如く、本発明のコンデンサ放電
型エンジン点火システムは前に記した目的の全てを満た
している。回路部品の特性値を適切に選定することによ
り任意の所望速度において過剰速度制限を行なうことが
できる。本発明は２サイクル又は４サイクルエンジン
に、また単一シリンダ又は複数シリンダエンジンに低コ
ストで適用できる。点火回路において、充電コイルとト
リガコイルを別々に構成するようにしてもよく、この場
合、充電コイルとトリガコイルとが、１つの鉄芯上に巻
回した単独のコイルの一部をなし、これによりトリガコ
イルが充電コイルの一部又は点火コイルの１次巻線の一
部として構成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施例におけるコンデンサ放
電型エンジン点火システムの電気回路図である。
【図２】図１に示す実施例の動作を説明するのに用いる
信号タイミング図である。
【図３】図１に示す実施例の動作を説明するのに用いる
信号タイミング図である。
【図４】図２および図３に示す信号タイミング図の第１
の状態、第２の状態、及び、第３の状態での電圧波形の
関係を示す図である。
【符号の説明】 １２ 点火コイル手段 １４ １次巻線 １６ ２次巻線 １８ スパークプラグ ２６ 充電コイル ２８ トリガコイル ３０ 速度制限手段 Ｃ１ 電荷蓄積コンデンサ Ｃ２ 第２の電荷蓄積手段 Ｔ１ 電子スイッチ手段

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １次巻線（１４）と２次巻線（１６）と
    を有するとともにエンジン点火手段（１８）に結合され
    た点火コイル手段（１２）と、 前記１次巻線（１４）に結合された点火用の電荷蓄積コ
    ンデンサ（Ｃ１）と、 前記点火用の電荷蓄積コンデンサ（Ｃ１）と前記１次巻
    線（１４）とに接続されて１次電流を通電する電極とコ
    ントロール電極とを有する電子スイッチ手段（Ｔ１）で
    あって、前記コントロール電極がトリガ信号（ＶＡ）に
    応答して前記点火用の電荷蓄積コンデンサ（Ｃ１）の電
    荷を前記１次巻線（１４）を介して放電する電子スイッ
    チ手段（Ｔ１）と、 エンジンの動作と同期して周期的な信号を発生させる充
    電／トリガコイル手段（２６、２８）であって、前記点
    火用の電荷蓄積コンデンサ（Ｃ１）を充電する第１の信
    号エネルギを発生させるための充電コイル手段（２６）
    と、前記トリガ信号（ＶＡ）を生成するための第２の信
    号エネルギを発生させるためのトリガコイル手段（２
    ８）とを有する前記充電／トリガコイル手段（２６、２
    ８）と、 前記トリガコイル手段（２８）と前記コントロール電極
    とに結合されて前記コントロール電極にかかる前記トリ
    ガ信号（ＶＡ）を維持するように構成された速度制限手
    段（３０）であり、前記第２の信号エネルギの周波数が
    第１のしきい値を越えたとき、前記電子スイッチ手段を
    導通したままにさせて前記点火用の電荷蓄積コンデンサ
    （Ｃ１）の充電を防止し、前記第２の信号エネルギの周
    波数が前記第１のしきい値と第１のしきい値より低い第
    ２のしきい値との間にあるとき、前記点火用の電荷蓄積
    コンデンサ（Ｃ１）の充電を制限する前記速度制限手段
    （３０）とからなることを特徴とするコンデンサ放電型
    エンジン点火システム。
  2. 【請求項２】 前記速度制限手段（３０）は、前記トリ
    ガコイル手段（２８）に結合された第２の電荷蓄積手段
    （Ｃ２）と、前記第２の電荷蓄積手段（Ｃ２）に結合さ
    れた電圧放電手段（Ｒ２，Ｒ３）と、前記コントロール
    電極を前記電圧放電手段（Ｒ２，Ｒ３）に結合する手段
    とからなることを特徴とする請求項１に記載のコンデン
    サ放電型エンジン点火システム。
  3. 【請求項３】 前記充電／トリガコイル手段（２６，２
    ８）は、エンジン動作の各サイクル毎に１つの充電信号
    と、この充電信号の前と後に１つずつ前記トリガ信号
    （ＶＡ）とを発生させることを特徴とする請求項２に記
    載のコンデンサ放電型エンジン点火システム。
JP5210294A 1992-08-26 1993-08-25 自動速度制限機能付コンデンサ放電型エンジン点火システム Expired - Fee Related JP2584184B2 (ja)

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