(57)【要約】【課題】広範囲のエンジン速度で充電することができ、部品の数及びコストを減らすことができるコンデンサ放電点火（ＣＤＩ）装置で使用される点火モジュールを提供すること。【解決手段】コンデンサ放電点火式（ＣＤＩ）装置は、一般的に芝生、庭、その他屋外の装置に用いられているものを含むさまざまな軽負荷内燃エンジンで使われている。一実施形態によれば、ＣＤＩ装置は、充電サイクルの初期中に充電コイルを短絡する第１スイッチ装置を有する点火モジュールを備えている。充電コイルが短絡された後、フライバック充電手法によって点火コンデンサを充電するため、第１スイッチ装置はＯＦＦにされる。その後、第２スイッチ装置は点火コンデンサを放電し、燃焼過程を開始するために用いられる。【選択図】図２
2008208829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つ以上の磁気素子の回転に応じて電気エネルギーを生じる、点火モジュールに取り付けられている充電コイルと、
前記充電コイルから電気エネルギーを受け取るために前記充電コイルに接続されている点火コンデンサと、
前記点火コンデンサの両端に接続されている第２スイッチ装置と、
放電制御信号を供給するために前記第２スイッチ装置に接続されている電子処理装置と、を備えたコンデンサ放電点火装置用の点火モジュールにおいて、
前記充電コイルとグランドとの間に設けられた第１スイッチ装置を備え、そして、前記電子処理装置が充電制御信号を供給するために前記第１スイッチ装置に接続されていることを特徴とするコンデンサ放電点火装置用点火モジュール。
【請求項２】
前記充電コイルが、フライバック充電方法を実行するのに役立つ約２〜１０ｍＨのインダクタンスと、約１０〜５０Ωの抵抗と、を有することを特徴とする請求項１記載の点火モジュール。
【請求項３】
前記第１スイッチ装置が、前記充電コイルと前記点火コンデンサとの間に接続された第１電流端子と、グランドに接続された第２電流端子と、充電制御信号を受け取るための前記電子処理装置に接続された制御端子と、を備え、前記第１スイッチ装置が充電制御信号を受け取ると、前記第１電流端子と前記第２電流端子の間に電流が生じることを特徴とする請求項１記載の点火モジュール。
【請求項４】
前記充電コイルで生じる電気エネルギーが供給される電気装置が設けられていることを特徴とする請求項１記載の点火モジュール。
【請求項５】
前記電子処理装置が、周期的に第１スイッチ装置を切り替えるために充電制御信号を用いる、そのことにより前記充電コイルで生じる電気エネルギーを前記点火コンデンサに充電するためにフライバック充電方法を用いることを特徴とする請求項１記載の点火モジュール。
【請求項６】
点火モジュールを操作する方法において、（ａ）充電コイルで電気エネルギーを発生させる段階、（ｂ）前記充電コイルとグランドとの間に電流を流すように充電サイクルの第１段階中に前記充電コイルを短絡させる段階、及び（ｃ）前記充電コイルと点火コンデンサとの間に電流を流すように前記充電サイクルの第２段階中に前記短絡を中断する段階を順次経て、（ｄ）フライバック充電方法によって前記点火コンデンサを充電することを特徴とする点火モジュールの操作方法。
【請求項７】
前記ステップ（ｃ）が、エンジン入力信号から計算された時間ｔ1で開始する前記充電サイクルの第２段階中に、短絡を中断する段階をさらに有していることを特徴とする請求項６記載の操作方法。
【請求項８】
エンジンがいつ所定のエンジン速度を上回るかを決定し、そして前記エンジンが所定のエンジン速度を上回る場合、フライバック充電方法の代わりに前記充電サイクルを中断せずに使う段階をさらに有していることを特徴とする請求項６記載の操作方法。
【請求項９】
前記ステップ（ｃ）が、前記充電コイルを流れる短絡された電流を示す電流フィードバック信号から計算された時間で開始する前記充電サイクルの第２段階中に、短絡を中断する段階をさらに有していることを特徴とする請求項６記載の操作方法。
【請求項１０】
前記エンジンが軽量内燃エンジンの２サイクルエンジンにおいて、約３００ＲＰＭ〜２５００ＲＰＭの低い速度範囲の間で、少なくとも前記ステップ（ｂ）または前記ステップ（ｃ）の一つが実行されることを特徴とする請求項６記載の操作方法。
【請求項１１】
前記エンジンが軽量内燃エンジンの４サイクルエンジンにおいて、約１５０ＲＰＭ〜２０００ＲＰＭの低い速度範囲の間で、少なくとも前記ステップ（ｂ）または前記ステップ（ｃ）の一つが実行されることを特徴とする請求項６記載の操作方法。
【請求項１２】
前記ステップ（ｃ）の段階において、前記充電コイルは前記点火コンデンサを充電するだけでなく、前記追加の電気装置に電力を供給することを特徴とする請求項６記載の操作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は点火モジュールに関し、さらに詳細には、芝生、庭、その他屋外の装置に用いられているようなコンデンサ放電点火（ＣＤＩ）装置で使用される点火モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンデンサ放電点火（ＣＤＩ）装置は、芝生、庭など屋外の装置で用いられる軽負荷内燃エンジンを含む小型エンジンと共に使用されている。従来のＣＤＩ装置は、低いエンジン速度の状態で十分な点火電圧を提供するために、より高いインダクタンス・抵抗特性と共に充電コイルを利用する。そのような方法が、より低いエンジン速度で高電圧を作り出すために有益であるにもかかわらず、高いエンジン速度で電気装置を動かすとＣＤＩ装置の能力を妨げる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明によると、コンデンサ放電点火（ＣＤＩ）装置で用いられる点火モジュールが提供される。本発明の点火モジュールは、充電コイル、点火コンデンサ、第１スイッチ装置、第２スイッチ装置、第１・第２スイッチ装置に接続された電子処理装置から構成されている。第１スイッチ装置を実行すると、充電コイルとグランドの間を低インピーダンスにする。
【０００４】
さらに、本発明によると、点火モジュールの操作方法が提供される。その方法は、（ａ）充電コイルで電気エネルギーを発生させて、（ｂ）充電サイクルの第１段階で充電コイルを短絡させて、そして（ｃ）充電サイクルの第２段階で短絡を中断し、それらの段階を順次経て、（ｄ）フライバック充電方法によって点火コンデンサを充電する段階で構成されている。
【発明の効果】
【０００５】
ここで記載されている点火装置は、芝生、庭、その他の屋外機によって一般的に使われているさまざまな軽負荷内燃エンジンで用いられるコンデンサ放電点火（ＣＤＩ）装置である。この点火装置は、実施例によると、多くの正特性を提供することができる方法の中で、点火モジュールと“フライバック”充電方法を使用する。いくつか例を挙げると、例えば、この点火装置は、点火コンデンサと単一の充電コイル付きの追加の電気装置を充電することができる。また、広範囲のエンジン速度で充電することができる。さらに、高電圧・高電流装置両方に電力を供給することもできる。そして、部品の数、重さ、コストを減らすことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１に、コンデンサ放電点火（ＣＤＩ）装置１０の断面図を示す。ＣＤＩ装置１０は、フライホイール１２と相互に作用して、点火モジュール１４と、点火モジュールをスパークプラグ（図示せず）に電気的に接続するための点火リード１６と、点火モジュールを一つ以上の追加の電気装置に例えば燃料を制御するソレノイドのような電気装置に接続するための電気接続１８と、を一般的に備えている。フライホイール１２は、クランク軸３０に取り付けられている重りの付いた円盤状の構成部品である。このため、フライホール１２はエンジンの動力で回転する。その回転の慣性を用いて、フライホイール１２はさらに一定で均一な出力を提供するために、エンジン速度の変動を緩和する。ここで示されているフライホイール１２は、フライホイールの外周面に位置付けられている一対の磁極、あるいは一対の磁気素子３２を備えている。当技術分野で周知のように、いったんフライホイール１２が回転すると、磁気素子３２は回転し、点火モジュール１４で異なる巻線と電磁的に相互に作用する。
【０００７】
点火モジュール１４は、さまざまな機能を実行するために磁気素子３２を回転させることによって生じる電気エネルギーを作り出だしたり、蓄えたり、さらに活用したりすることができる。実施形態によれば、点火モジュール１４は、積層コア４０と、充電コイル４２と、トリガーコイル４４と、点火回路４６と、ステップアップトランス４８と、点火モジュールハウジング５０と、を備えている。積層コア４０は、薄板で、磁気的に通すことのできる、主にスチールもしくは鉄でできている積層材から成る強磁性体部分であることが望ましい。その積層コアは、フライホイールの磁気素子３２を回転させることによって生じる変動する磁束を、一点に集めることを補助することができる。ここで示されている実施例によれば、この積層コア４０は、一対の脚部６０、６２を有するＵ字状の形状である。脚部６０は充電コイル４２の中心軸に沿って位置を調整され、脚６２はトリガーコイル４４とステップアップトランス４８の中心軸に沿って位置を調整される。脚部６０、６２が磁気素子３２に位置合わせをするとき（これはフライホイール１２の特定の回転位置で起こる）、積層コア４０と磁気素子３２を含む閉ループの磁束の通路が作り出される。例を挙げると、磁気素子３２は、フライホイール１２を介して単一の磁束通路を提供するために、一緒に接続される同じ磁石の一部として、または別々の磁性部品として、実行させることができる。また、点火モジュール１４でさらなる電磁相互作用を提供するために、磁気素子周辺の別の場所で追加の磁気素子をフライホイール１２に付け加えることもできる。
【０００８】
充電コイル４２は、例えば、全ての点火コンデンサを充電することや、電子処理装置に電力を供給することといった、いくつか異なる目的において、点火モジュール１４で使用可能な電気エネルギーを作り出す。充電コイル４２はボビン６４と巻線６６とを備え、約２〜１０ｍＨの比較的低いインダクタンスと、約１０〜５０Ωの比較的低い抵抗とを有するように設計されている。それらの電気特性を実現するために、巻線６６は３０〜３４ゲージ銅線で５００〜１５００の巻き数で作られている。参考として、いくつかの従来技術での巻線は、３８ゲージ銅線で３０００ぐらいの巻き数で、それに約３０〜１００ｍＨのインダクタンスと約１５０〜４００Ωの抵抗を与えて、作られている。特別な巻線の電気特性は、通常その特別な用途に合わせられている。例えば、高電圧を提供するために設計されている充電コイルは、起動中または低エンジン速度で他の期間中に十分な電圧を発生させることができるため、多くの場合、より細いゲージ銅線でたくさんの巻き数を有している（それに高いインダクタンスと高い抵抗を与える）。それとは逆に、高電流を提供するために設計されている充電コイルは、フルスロットルまたは高エンジン速度で別の期間中でエンジンが稼働しているとき、この充電コイルが高電流をより効率的に作ることができるので、通常より太いゲージ銅線でより少ない巻き数を（類似の低いインダクタンスと低い抵抗と共に）有している。以下に、より詳細な記載をする。充電コイル４２は、高電圧と高電流の両方を十分に作り出す一種のユニバーサルコイルとして使用される。また、その充電コイル４２は、広範囲のエンジン速度にわたって高電圧・高電流を作り出すことができる。
【０００９】
トリガーコイル４４は、通常、エンジンの位置そして／または速度を表すエンジン入力信号を点火モジュール１４に与える。ここで示される実施例によれば、トリガーコイル４４は、積層コアの脚部６２の端部に位置付けられ、ステップアップトランス４８に隣接している。しかしながら、積層コア上で異なる位置に配置することもできる。例えば、ここで示される配置とは対照的に、トリガーコイルと充電コイルの両方を積層コアの単一の脚部に配置することが可能である。また、トリガーコイル４４を省くことも可能であり、点火モジュール１４が充電コイル４２あるいは別の装置からエンジン入力信号を受け取ることも可能である。
【００１０】
ステップアップトランス４８は、点火リード１６を通って点火プラグに送られる高電圧点火パルスを作り出すために、強結合されている一対の巻線６８、７０を使用している。上述した充電コイルやトリガーコイルのように、脚部６２において、ステップアップトランス４８の一次巻線６８と二次巻線７０は、積層コア４０のひとつの脚部を取り囲んでいる。そのステップアップトランスと同様に、一次巻線６８は、細いゲージ銅線で巻き数の多い二次巻線７０より少ない巻き数を有する。そのステップアップトランスの他の特性と同じように、一次と二次巻線との間の巻き数の割合は高電圧に影響を及ぼし、そして、そこで使われる特定用途に基づいて通常選択される。
【００１１】
点火モジュールハウジング５０は、硬質プラスチック、金属、またはいくつか他の材料で作られていることが望ましい。また、点火モジュールハウジング５０は点火モジュール１４の構成部品を取り囲んで保護するように設計されて、積層コアの脚部６０と６２、点火リード１６、電気接続１８を突き出すことができるように数個の開口部を有している。点火モジュールハウジング５０は、湿気と他の汚染物質による点火モジュールのダメージを防ぐために、密閉されることが望ましい。当然のことながら、コンデンサ放電点火装置１０は点火モジュール１４で使用可能なコンデンサ放電点火（ＣＤＩ）装置の単なる一例である。したがって、ここで示したものに加えて他の点火装置や構成部品の多くを同様に用いることが可能である。
【００１２】
次に、図２に充電コイル４２、トリガーコイル４４、点火回路４６、ステップアップトランス４８を含む点火モジュール１４の構成部品の回路図を示す。単に一実施例の概要を提供することを目的として、さまざまな電気部品の追加、削除、置き換えなどを含む多数の変更によって、この回路図を作成したことは、理解されるべきである。点火回路４６は、当業者に周知のプリント基板（ＰＣＢ）または他の回路媒体上で実行することができる。点火回路４６は、点火モジュールハウジング５０の内側に入れるか、あるいは点火モジュールハウジング５０に密閉されていることが望ましい。点火回路４６は多くの異なる電気部品を利用することができるが、この実施例では、点火回路４６は、電子処理装置８０、第１スイッチ装置８２、第２スイッチ装置８４、点火コンデンサ８６を備えている。第１スイッチ装置８２は、点火コンデンサ８６と共にフライバック充電方法を実行するために、充電コイルクランプスイッチとして使用することができる。その一方で、第２スイッチ装置８４は、火花を生成するために点火コンデンサ８６を放電するのに使用される。
【００１３】
電子処理装置８０は、イグニッションのタイミング制御といったいろいろなタスクに関するさまざまな電気指示を行う。電子処理装置８０として、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、または当技術分野で周知の他に適している一種のアナログ／デジタル処理装置を使用することができる。図で示した実施例では、電子処理装置８０は、テキサス・インスツルメンツ製のＭＳＰ４３０シリーズのマイクロコントローラである。ＭＳＰ４３０シリーズのマイクロコントローラは、電子命令や変数のような情報を蓄積するための８Ｋｂのメモリをもち、１６ＭＨｚで起動する。その電子処理装置は、充電コイルで誘発されるエネルギーを円滑にするか、あるいはその反対にそのエネルギーを制限するコンデンサ９８を含むさまざまな電気部品を通って、通常充電コイル４２によって作動する。ここで示されている実施例によれば、電子処理装置８０は、充電コイル４２からの電気入力９０、充電制御信号を第１スイッチ装置８２に提供するための信号出力９２、放電制御信号を第２スイッチ装置８４に提供するための信号出力９４、多くの信号調整回路構成部品を介してトリガーコイル４４からエンジン入力信号を受信するための信号入力９６、といった代表的な入／出力処理を備えている。当然のことながら、ここで示されている代表的な処理以外のものを含む多くの回路装置は、処理したり、調整したり、または別の方法でここに使われている信号の品質を向上させたりするために使うことが可能である。信号入力の連続方法で供給されているように、信号入力９６でのエンジン入力信号が図式的にここに示されている。その一方で、その代わりにこの入力信号と他の信号は、複数の入力、または公知の他の処理によって、供給されることができる。エンジンを停止するための手動制御機能として作動する選択キルスイッチ８８は、電子処理装置８０に接続させることができる。
【００１４】
第１スイッチ装置８２は、充電コイル４２をグランドに接続する高電圧半導体スイッチ装置であることが望ましく、信号出力９２に送られる充電制御信号によって制御される。ここで示されている実施例では、第１スイッチ装置８２はシングルバイポーラトランジスタとして示されているが、他のスイッチ装置を使うことも可能である。例えば、第１スイッチ装置８２は、代わりにシングルＭＯＳＦＥＴ、あるいはダーリントン配置で接続されている一対のトランジスタを使用することができる。それらは、単一集積回路（ＩＣ）トランジスタ・パッケージとして市販されている。一実施形態では、第１スイッチ装置８２は、３００Ｖ以上の電圧と１Ａｍｐ以上の電流を取り扱うように設計されている。伝導するために、充電制御信号が第１スイッチ装置８２をＯＮにするとき、充電コイル４２はグランドに短絡する。それとは逆に、その充電制御信号が第１スイッチ装置８２をＯＦＦにしたとき、その短絡は取り除かれ、充電コイル４２は点火コンデンサ８６を充電するために自由になる。さらに、一実施形態によれば、第１スイッチ装置８２は、３００Ｖ〜３５０Ｖの最小定格電圧と約１Ａｍｐ最小定格電流と共にクランプスイッチとして機能し、点火コンデンサ８６は同様の定格電圧と約０．４７μＦの電気容量を有する。以下でさらに詳細に記述されているように、電子処理装置８０は、充電サイクルの間フライバックタイプの効果を引き起こすために、第１スイッチ装置８２を制御することによって、点火コンデンサ８６の充電を調整する。
【００１５】
第２スイッチ装置８４は、シリコン制御整流器（ＳＣＲ）、あるいは他の種類のサイリスタのような高電流半導体スイッチ装置であることが望ましい。その第２スイッチ装置８４は点火プラグで火花を作り出すために、点火コンデンサ８６を放電するように設計されている。この実施形態では、第２スイッチ装置８４は、一次巻線６８と、点火コンデンサ８６と、グランドとを有するエネルギー放電経路の一部である。第２スイッチ装置８４は、信号出力９４上に送られる放電制御信号によって、そのゲートで制御される。その第２スイッチ装置８４は点火コンデンサ８６の放電中に、限られた持続時間の電流３０Ａｍｐ以上で適合するように設計されることが望ましい。通常の充電状態で、充電コイル４２で生じた電気エネルギーで点火コンデンサ８６を充電することができるため、第２スイッチ装置８４はＯＦＦにされる。
【００１６】
図３と図４（Ａ）〜図４（Ｅ）に点火コンデンサ８６を充電する方法１００、つまり充電サイクルの一般的な説明を補足するためのフローチャートとタイミング図を示す。ステップ１０２で、電子処理装置８０は、エンジン位置そして／またはエンジン速度のデータを得るために、信号入力９６上のエンジン入力信号を監視する（図４（Ａ））。エンジン入力信号はパルス列で図示され、磁気素子３２が積層コア４０のそばを通って回転するとき、トリガーコイル４４でそのエンジン入力信号を誘発することができる。例えば時間ｔ0のような所定のポイントで、第１スイッチ装置８２をＯＮさせる充電制御信号（図４（Ｂ））を電子処理装置８０は、第１スイッチ装置８２に送る（ステップ１０４）。当然のことながら、時間ｔ0は、いろいろな方法で検出されることができる。例えば、エンジン入力信号の前のパルス列に続くある程度の時間として、エンジン入力信号を算出することで検出することができる。第１スイッチ装置８２がＯＮにされたとき、充電コイルとグランドの間を低インピーダンスにする。つまり、充電コイルで生じる電流が閉ざされた第１スイッチ装置８２を通ってグランドに流れるため、効率的にその充電コイルを短絡することができる。図４（Ｃ）に第１スイッチ装置８２を閉じた後の間、急速に増加している充電コイルの電流を示す。充電コイル４２の短絡によって、その充電コイルは、充電サイクルの初期段階の間、点火コンデンサ８６を充電しない。
【００１７】
時間ｔ1で電子処理装置８０が第１スイッチ装置８２をＯＦＦにするため（ステップ１０６）、電子処理装置８０は、エンジン入力信号（図４（Ａ））、または、別の適切な表示器を監視し続ける。それよりその前に充電サイクル段階が存在しているかもしれないが、説明のためにｔ0 とｔ1の間の期間は、充電サイクルの第１段階として見なす。一実施形態によれば、エンジン入力信号はターンオフポイントにおいて分析され、いったん検知されると、電子処理装置８０は充電制御信号によって第１スイッチ装置８２をＯＦＦにする。当然のことながら、ターンオフポイントのような検出するための多数の手段がある。例えば、ターンオフポイント１２０は、エンジン入力信号上で所定の信号レベルｙ0に、簡単に対応することができる。ターンオフポイントは、エンジン入力信号のピーク信号レベル（例えば、ピーク信号レベルの７０％）で、予め定められた割合であるターンオフポイント１２２に対応することができる。この場合、このターンオフポイント１２２はピーク信号レベルの後に生じる。また、ターンオフポイント１２４は、エンジン入力信号のレベルにかかわらず、ピーク信号レベルのような周知の参考ポイント（例えば、ピーク信号レベル後の１ｍｓ）に従って、時間ｘ0のある程度発生するエンジン入力信号で、ターンオフポイントに対応することができる。もちろん当然のことながら、前述の例は、他の方法でもまた用いることができるように、ターンオフポイントを判定するためのいくつか例を述べただけである。
【００１８】
第１スイッチ装置８２がＯＦＦにされる時点で、第１スイッチ装置８２を通って、充電コイル４２からグランドに流れる電流が高レベルになる。充電コイル４２を通って流れる電流の突然の変化、または遮断は、点火モジュール１４でフライバックを引き起こす。言い換えれば、第１スイッチ装置８２がＯＦＦにされたとき（開回路）、充電コイル４２に流れる電流は、崩れている磁界になり、遮断される（図４（Ｃ））。次々に崩れていく磁界は、フライバック充電方法によって点火コンデンサ８６に切り換えられて、点火コンデンサ８６で用いられる高電圧出力を作り出す。図４（Ｄ）で点火コンデンサ８６が急速に高い電圧レベル１３０まで充電されるということが、はっきりとわかる。
【００１９】
この処理により、単一充電コイル４２は、より高いエンジン速度で、両方とも十分な電流を発生することができる（これは、充電コイル４２の比較的低いインダクタンスと低い抵抗のおかげである）。さらに、単一充電コイル４２は、低いエンジン速度で十分な電圧を点火コンデンサ８６に供給することができる（これは、主にフライバック中に生じる高電圧のおかげである）。従来の点火モジュールは、低いエンジン速度において、コイルで単に巻線の数や巻数を増やすことによって高電圧を作り出していた。しかしながら、通常巻き数を増やすことは、充電コイルのインダクタンスと抵抗を増やすことになり、その結果、高いエンジン速度で電流を発生させるため、その効果を低下させることになる。別の言い方をすれば、ここに記載されている点火モジュールは、充電コイルの高エンジン速度性能を損なうことなく、低エンジン速度で充電することができる。充電サイクルの停止中に点火コンデンサ８６は十分に充電することができるので、第１、第２スイッチ装置８２と８４両方ともＯＦＦ状態で維持される。説明のために、第２段階と第１段階の間に中間の段階が存在することが可能であるとしても、ｔ１とｔ２の間の期間は充電サイクルの第２段階として見なす。
【００２０】
点火コンデンサ８６が充電されている時、電子処理装置８０は望ましい点火タイミングを決定する（ステップ１０８）ために、エンジン入力信号のような一つ以上の信号入力を利用する。当業者にはよく知られているように、米国特許番号７０００５９５ですでに開示されている点火タイミング方法など、点火タイミングを決定するための多くの異なった方法や技術をステップ１０８は利用することができる。点火タイミングを判断するために用いられる特定の方法や技術は、必須ではない。いったん点火タイミングが決まると、電子処理装置８０が決定したタイミングに従って、ステップ１１０で、放電制御信号を第２スイッチ装置８４に送信する（これは通常ピストンの上死点位置に対して、ある程度のタイミングの前進、または遅延を示す）。それは、二次巻線７０の高電圧点火パルスを含む一次巻線６８を通過して急速に点火コンデンサ８６を放電するので、放電制御信号（図４（Ｅ））は時間ｔ２で第２スイッチ装置８４をＯＮにするか、もしくはトリガする。点火パルスは、点火プラグに供給され、火花がとぶ。それにより、空気／燃料を混ぜたものが点火し、燃焼プロセスを開始する。回路操作のどの時点でもキルスイッチ８８が作動する場合、電子処理装置８０は、通常点火パルスが点火プラグに送られるのを防ぐ。
【００２１】
上記に示された記述は、方法１００を実施するための可能な一実施形態の説明を示しただけである。ここで記述した実施形態の方法で多数の変化が可能であり、実施例で示した方法の代わりに使用することも可能である。例えば、低エンジン速度の期間中に第１スイッチ装置８２が電流クランプスイッチとして使われるとき、特に役に立つ。充電サイクルの低速度期間中に、充電コイル４２が他の方法で点火コンデンサ８６に対して十分な充電電圧を発生させることが難しい。従って、標準的な連続した充電サイクル（フライバックではない）が使用されている時点で、エンジンが所定の速度（６０００ＲＰＭＳ）を上回る場合、方法１００は調べたり、確かめたりするので変更することが可能である。また、エンジンがその所定の速度よりも速い速度で作動しているとき、充電コイルは通常それ自体で十分な電圧を発生するので、上述したフライバック効果を作り出す必要がない。
【００２２】
次に図５に、別の点火モジュール２１４の回路図を示す。点火モジュール２１４は、図１の点火システムと共に用いられるが、さらにこの実施形態は、第１スイッチ装置２８２をＯＦＦにするタイミングを決定するために電流検出フライバック特性と共に点火回路を備えている。すでに述べたように、第１スイッチ装置２８２はダーリントン構成で、バイポーラトランジスタもしくは当技術分野で周知の他の種類のスイッチとして、提供される。点火回路４６と類似しているので、主に点火回路２４６に関する特徴部分を以下に記述する。共通部分に関しての説明は、上記で説明したので省略する。前述したように、第１スイッチ装置を通過して充電コイル４２を短絡させることができるので、充電サイクルの最初に第１スイッチ装置２８２はＯＮにされる。電流検出入力２７８は、第１スイッチ装置２８２の電流端子と接地抵抗器２７６との間に接続され、充電コイル４２を流れている短絡された電流である電流フィードバック信号を電子処理装置２８０に供給する。
【００２３】
当業者にとって周知のように、電流検出入力２７８は、充電コイル４２と接地抵抗器２７６とを順に流れる電流である電流フィードバック信号を、電子処理装置２８０に提供することができるので、図５に示されている回路図は一種の分圧器として働く。この電流フィードバック信号は、前に記述されているエンジン入力信号、つまり電子処理装置２８０が第１スイッチ装置２８２をＯＦＦにして、フライバックを開始するタイミングを決めるために利用するエンジン入力信号とは対照的である。いったん第１スイッチ装置２８２がＯＦＦにされて、対応する磁界が充電コイル４２で崩れると、前述したようにフライバック作用は高電圧充電を点火コンデンサ２８６でダンプし、充電サイクルを続ける。この電流フィードバック信号を分析して、ターンオフポイントを決定するために用いられている特別な方法は、当事者に周知の他の方法と同様に、前述したそれら（所定の信号レベル、ピーク信号レベルのパーセンテージ、ある基準ポイントに従っている時間など）を含むことができる。点火モジュール２１４の他の構成部品を流れる電流であるフィードバックを含む別の種類のフィードバックもまた使うことが可能である。
【００２４】
図６に、別の点火モジュール３１４の回路図を示す。この実施形態は一つ以上の追加の電気装置３２０を備えている。電気装置３２０は、充電コイル４２によって作動し、電子処理装置３８０によって制御される。第１スイッチ装置３８２、第２スイッチ装置３８４、点火コンデンサ３８６などを備えている点火モジュール３１４の上半分は、前に述べた実施形態とほぼ同じである。さらに、点火モジュール３１４は追加の電気装置３２０を駆動するための電気回路も備えている。この場合の追加の電気装置は、空気燃料比を制御するソレノイドである。当然のことながら、ソレノイドに加えて、またはソレノイドの代わりに他の電気装置を使うこともできる。例えば、電子モーターコントローラ、電動アクチュエータ、電子スロットルガバナなどがある。それらの電気装置は、回路３４６の内部もしくは外部に配置することができる。
【００２５】
図４（Ｃ）に関して、充電コイル電流を表している波形は、充電コイル４２で極性が逆にされるところで負極の部分を有する。点火モジュール３１４は、エネルギー蓄積装置３２２を充電するために、逆にされた極性のこれらの期間を使うことができる。そして、そのエネルギー蓄積装置３２２は、例えば電解コンデンサやバッテリにすることができる。いったん正確に充電されると、エネルギー蓄積装置３２２は追加した電気装置３２０に電力を供給することができる。ソレノイドのような電気装置は、点火コンデンサ３８６により通常必要とされる電力より高い電力（一般的に０．５ワットの範囲で）が必要になる場合がある。上述で説明したように、充電コイル４２は、より高い電流そして／または電力要求を供給するために備えられている低インダクタンス／低抵抗の構成を利用する。空気燃料比を制御するソレノイドに関する詳細については、上述で述べた米国特許第７０００５９５に記述されている。
【００２６】
ここで記載されている点火システム・構成・方法は、低エンジン速度でスパークイグニッション電圧と、高エンジン速度で電気出力と、を著しく増大させる、または、改善することができると検査によって示されている。本発明の点火モジュールを使用している単一シリンダ火花点火の２サイクルエンジンは、約３００ＲＰＭ〜３５００ＲＰＭの範囲の低エンジン速度で、より詳しく言うと、約３００ＲＰＭ〜２５００ＲＰＭの範囲で、かなり増大した電気出力を有する。同様に、同じ点火モジュールは、８０００ＲＰＭ以上の範囲で、より詳しく言うと、約８０００ＲＰＭ〜１１０００ＲＰＭの範囲の高エンジン速度のときに増加された電気出力を示す。それらの結果は、図７に示されている。図７のグラフは、上述の単一シリンダ内燃の２サイクルエンジンに対して、エンジン速度（ＲＰＭ）と火花点火出力（ＫＶ）との関係を示している。エンジン速度は横軸またはＸ軸で示され、火花点火出力は縦軸またはＹ軸で示されている。
【００２７】
図７によれば、本発明の点火モジュールは、従来のコンデンサ放電点火システムをこえるいくつか望ましい特性を提供している。まず初めに、本発明の点火モジュールは、約３００ＲＰＭ〜２５００ＲＰＭの低い速度の範囲で（これらのエンジン速度範囲は、２サイクルエンジンに関連する）、かなり高い電圧を有する火花点火出力を発生させる。次に、上述した点火モジュールは、約８０００ＲＰＭ〜１１０００ＲＰＭの高いエンジン速度範囲で、かなり高い電圧と共に火花点火出力を発生させる。さらに、この点火モジュールは、約４００ＲＰＭ〜１１０００ＲＰＭの範囲にわたる広範囲のエンジン動作範囲で、増加された火花点火出力を提供する。最後に、上述で開示された点火モジュールは、増加された火花点火出力を生じる同じ充電コイルから、ソレノイドのような追加の電気装置のために十分な電力を提供することができる。もちろん、これらは、特許利点を含む多くの望ましい特性があるように、上述の点火モジュールの望ましい特性のいくつかを述べただけである。
【００２８】
上述の点火モジュールを有する単一シリンダ内燃の４サイクルエンジンが、２サイクルエンジンに類似したかなり高い電源出力と、２サイクルエンジン類似したかなり増加された電圧出力特性を有することは、当業者によって当然のように考えられ、理解されるだろう。これは特に、４サイクルエンジンが作動するＲＰＭ範囲以上、つまり約１５０ＲＰＭ〜５０００ＲＰＭの範囲に関して当てはまる。この４サイクルエンジンは、約１５０ＰＲＭ〜２０００ＲＰＭの低・中間の速度範囲と約４０００ＲＰＭ〜５０００ＲＰＭの高速度との両方で、著しく増大された電源と電圧出力を有すると考えられる。
【００２９】
前述の記載は、発明の定義ではなく、発明の一つ以上の好ましい典型的な実施例の記述である。本発明はここで開示されている実施形態で限定されず、下記のクレームによって単に定義されているだけである。したがって、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。そして、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】軽負荷内燃エンジンで用いられるコンデンサ放電点火（ＣＤＩ）装置の一部分を示す断面図である。
【図２】図１のコンデンサ放電点火装置で使用される点火モジュールの回路図である。
【図３】図２の点火モジュールによって実行される操作方法の手順を示すフローチャートである。
【図４】図３で記述された方法で使用されるさまざまな信号のタイミング図である。
【図５】電流検知フィードバック機能をさらに含む図１のコンデンサ放電点火装置で使用される他の点火モジュールの回路図である。
【図６】充電コイルで起動する電気装置をさらに含む図１のコンデンサ放電点火装置で使用される他の点火モジュールの回路図である。
【図７】本実施例の軽負荷内燃エンジンの点火モジュールと従来例の点火モジュールにおける広範囲のエンジン速度と高電圧火花点火出力を示しているグラフである。
【符号の説明】
【００３１】
１０                  コンデンサ放電点火（ＣＤＩ）装置
１４、２１４、３１４  点火モジュール
４２                  充電コイル
８０、２８０、３８０  電子処理装置
８２、２８２、３８２  第１スイッチ装置
８４、２８４、３８４  第２スイッチ装置
８６、２８６、３８６  点火コンデンサ
３２０                電気装置（追加の電気装置）
【図１】
2008208829.tif 000003
【図２】
2008208829.tif 000004
【図３】
2008208829.tif 000005
【図４】
2008208829.tif 000006
【図５】
2008208829.tif 000007
【図６】
2008208829.tif 000008
【図７】
2008208829.tif 000009
【外国語明細書】
2008208829.tif 000010
2008208829.tif 000011
2008208829.tif 000012
2008208829.tif 000013
2008208829.tif 000014
2008208829.tif 000015
2008208829.tif 000016
2008208829.tif 000017
2008208829.tif 000018
2008208829.tif 000019
2008208829.tif 000020
2008208829.tif 000021
2008208829.tif 000022
2008208829.tif 000023
2008208829.tif 000024
2008208829.tif 000025
2008208829.tif 000026
2008208829.tif 000027
2008208829.tif 000028
2008208829.tif 000029
2008208829.tif 000030
【選択図】図２
【図１】
2008208829.tif 000031
【図２】
2008208829.tif 000032
【図３】
2008208829.tif 000033
【図４】
2008208829.tif 000034
【図５】
2008208829.tif 000035
【図６】
2008208829.tif 000036
【図７】
2008208829.tif 000037