(57)【要約】【課題】    エンジンの始動初期のアイドリング回転数の上昇や通常使用時の過回転を防止し、なおかつエンジンの加速性を向上させることができる携帯型のエンジン作業機を提供する。【解決手段】  バッテリ８０と、エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、気化器３５とは独立してエンジン１０に燃料を追加供給するためのソレノイドバルブ（５０）と、ソレノイドバルブを制御する制御装置を設けた。追加する燃料は、エンジンの回転数が所定値を超えた時の回転増加抑制のため、エンジン始動直後の燃料の希薄化による回転数上昇を抑制するために用いられる。さらに、エンジン１０の加速時に、ソレノイドバルブによって燃料を追加供給することで加速時の燃料不足を解消する。ソレノイドバルブの制御はマイコンを有する制御装置によってエンジンの回転数に応じて行われる。【選択図】図２
2014098336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクと、
シリンダ内に前記燃料タンクから送られる燃料と空気の混合気を供給する気化器と、
ピストンが往復運動可能なシリンダと、
前記シリンダを保持するとともにクランク室を形成するクランクケースと、エンジンの回転数を検出する回転数検出手段を有するエンジンによって作業機を稼働させるエンジン作業機であって、
前記気化器とは独立して、前記エンジンに燃料を供給する追加燃料供給手段を設け、
前記回転数検出手段によって検出したエンジンの回転数が所定値を超えた時に、前記追加燃料供給手段により追加の燃料を供給することを特徴とするエンジン作業機。
【請求項２】
前記追加燃料供給手段は、前記気化器から前記シリンダに至る吸気通路において燃料を供給するものであって電気式制御バルブを有し、
前記電気式制御バルブの開閉を制御する制御装置を設け、
前記制御装置は前記回転数検出手段によって検出された前記回転数をもとに前記電気式制御バルブの開閉を制御することを特徴とする請求項１に記載のエンジン作業機。
【請求項３】
前記気化器と前記シリンダの間には吸気通路を形成するインシュレータが設けられ、
前記追加燃料供給手段は前記インシュレータに直接取り付けられるか、又は取付アダプタを介して前記インシュレータと前記気化器の間に取り付けられることを特徴とする請求項２に記載のエンジン作業機。
【請求項４】
前記エンジンのクランク軸から前記作業機への出力伝達を接続又は遮断する遠心クラッチ機構を有し、
前記制御装置は、前記エンジンの始動時に前記エンジンの回転数が上昇して前記遠心クラッチ機構による接続回転数に近づいた際に前記電気式制御バルブを開いて追加の燃料を供給することを特徴とする請求項２又は３に記載のエンジン作業機。
【請求項５】
前記制御装置は前記エンジンの始動開始から所定時間経過するまでのアイドリング回転数を監視し、前記エンジンの回転数が所定の閾値以上の時は、前記電気式制御バルブによって燃料を追加供給することを特徴とする請求項４に記載のエンジン作業機。
【請求項６】
前記制御装置は、前記エンジンが最大出力回転数を超えて過回転状態になった時に、前記電気式制御バルブを開いて追加の燃料を供給することを特徴とする請求項２又は３に記載のエンジン作業機。
【請求項７】
前記制御装置は、前記エンジンが加速状態にあるか否かを検出し、
前記加速状態のときは前記電気式制御バルブを開いて追加の燃料を供給することにより加速を促進させることを特徴とする請求項２又は３に記載のエンジン作業機。
【請求項８】
前記制御装置は、前記回転数検出手段によって検出した回転数の単位時間における変動値が、予め設定してある所定値を超えた時は、前記電気式制御バルブによって燃料を追加供給することを特徴とする請求項７に記載のエンジン作業機。
【請求項９】
前記回転数検出手段は前記エンジンの回転により発電される回転検出用コイルと、前記回転検出用コイルにより発生される電力を蓄電する蓄電手段を有し、
前記制御装置は、前記蓄電手段の電力によって周期的に起動され、起動後に所定時間経過したら前記制御装置は自らの電源を遮断することを特徴とする請求項２から８のいずれか一項に記載のエンジン作業機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チェンソーや刈払機等の携帯型のエンジン作業機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
刈払機やチェンソー等の小型の作業機には、動力源として小型のエンジンが広く用いられている。図９は、エンジン作業機１００１の一例である刈払機の外観図である。図９に示すように、小型の２サイクルエンジンを搭載したエンジン作業機１００１は、パイプ状のメインパイプ１００４に図示しない駆動軸を通し、この駆動軸をメインパイプ１００４の一端に設けたエンジンにて回転させることで、メインパイプ１００４の他端に設けた回転刃１０１２を回転させる。回転刃１０１２の近傍には、刈り払った草の飛散防止のための飛散防御カバー１０１３が設けられる。エンジン作業機１００１は、図示しない肩掛け用吊りベルト等で携帯されるもので、メインパイプ１００４の長手中央部付近に作業者が操作するための正面視略Ｕ字状を呈するハンドル１００８が取り付けられる。エンジンの回転数は、グリップ部１００９に取り付けられたスロットルレバー１００７により作業者により制御される。スロットルレバーの操作は、ワイヤー１０４５によってエンジンの気化器に伝達される。
【０００３】
エンジン作業機１００１で用いられるようなエンジン１０１０は、小型軽量で大きな出力を得ることができ、燃料を供給することにより長時間の作業が可能となる。エンジン作業機１００１では、エンジン１０１０を始動するために手動式のスタータが用いられ、始動性を向上させるための様々なアイディアが提案されてきた。例えば特許文献１では、ソレノイドバルブを駆動し、始動性を向上させたオートチョーク機構が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３２５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のようにオートチョーク方式を採用するとエンジンの始動性を向上させることができる。しかしながら、始動性を改善させるためだけにソレノイドバルブを使ったオートチョークを実現するには、コストメリットが少なく、効果の割にコスト増加が大きいという課題があった。
【０００６】
本発明は、上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、オートチョーク機能を実現するとともに、始動後のエンジン回転数制御にも併用できる追加燃料供給装置を設けたエンジン作業機を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、電気式制御バルブを用いて、エンジンの始動初期のアイドリング回転数の上昇や通常使用時の過回転を防止し、なおかつエンジンの加速性を向上させることができるエンジン作業機を提供することにある。
【０００８】
本発明のさらに他の目的は、電気式制御バルブによるバッテリの消費を極力抑えるようにしたエンジン作業機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。
【００１０】
本発明の一つの特徴によれば、燃料タンクと、シリンダ内に燃料タンクから送られる燃料と空気の混合気を供給する気化器と、ピストンが往復運動可能なシリンダと、シリンダを保持するとともにクランク室を形成するクランクケースと、エンジンの回転数を検出する回転数検出手段を有するエンジンによって作業機を稼働させるエンジン作業機であって、気化器とは独立して、エンジンに燃料を供給する追加燃料供給手段を設け、回転数検出手段によって検出したエンジンの回転数が所定値を超えた時に、追加燃料供給手段により追加の燃料を供給する。追加燃料供給手段は、気化器からシリンダに至る吸気通路において燃料を供給する電気式制御バルブを有し、電気式制御バルブの開閉を制御する制御装置を設け、制御装置は回転数検出手段によって検出された回転数をもとに電気式制御バルブの開閉を制御する。電気式制御バルブは例えばソレノイドバルブで構成できる。
【００１１】
本発明の他の特徴によれば、気化器とシリンダの間には吸気通路を形成するインシュレータが設けられ、追加燃料供給手段はインシュレータに直接取り付けられるか、又は取付アダプタを介してインシュレータと気化器の間に取り付けられる。エンジン作業機は、エンジンのクランク軸から作業機への出力伝達を接続又は遮断する遠心クラッチ機構を有し、制御装置は、エンジンの始動時にエンジンの回転数が上昇して遠心クラッチ機構による接続回転数に近づいた際に電気式制御バルブを開いて追加の燃料を供給する。例えば、制御装置はエンジンの始動開始から所定時間経過するまでのアイドリング回転数を監視し、エンジンの回転数が所定の閾値以上の時は、電気式制御バルブ（電気的に開閉を制御できるバルブ装置）によって燃料を追加供給する。また、制御装置は、エンジンが最大出力回転数を超えて過回転状態になった時に電気式制御バルブを開いて追加の燃料を供給する。
【００１２】
本発明の他の特徴によれば、制御装置は、エンジンが加速状態にあるか否かを検出し、加速状態のときは電気式制御バルブを開いて追加の燃料を供給する。この加速状態は、回転数検出手段によって検出した回転数の単位時間における変動値が、予め設定してある所定値を超えた時に加速状態であると判定される。エンジン作業機は、回転数検出手段はエンジンの回転により発電される回転検出用コイルと、回転検出用コイルにより発生される電力を蓄電する蓄電手段を有し、エンジンが回転することによって１回転毎に発電して制御装置が回転数を検出するものであり、蓄電手段の電力によって周期的に制御装置を起動し、起動後に所定時間経過したら制御装置は自らの電源を遮断する。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、回転数検出手段によって検出したエンジンの回転数が所定値を超えた時に、追加燃料供給手段により追加の燃料を供給することにより、エンジンの回転（回転数又は回転数上昇率）が所定値を超えた時も、ソレノイドバルブによって燃料を追加供給し、シリンダ内を高濃化することで、エンジンの回転制御を行うことができる。
請求項２の発明によれば、制御装置は回転数検出手段によって検出された回転数をもとに電気式制御バルブの開閉を制御するので、気化器とは別の燃料供給手段を用いたエンジンの回転数制御を行うことができる。この電気式制御バルブは主にオートチョーク機能を実現するものであるので、別の見方をすればオートチョーク機能を用いて通常回転時の回転制御を行うものである。
請求項３の発明によれば、気化器とシリンダの間には吸気通路を形成するインシュレータが設けられ、追加燃料供給手段はインシュレータに直接取り付けられるか、又は取付アダプタを介してインシュレータと気化器の間に取り付けられるので、従来のエンジン作業機に取付アダプタを設けるだけか、あるいはインシュレータを変更するだけで、気化器の変更をすることなく容易に本発明を実施することができる。
請求項４の発明によれば、制御装置は、エンジンの始動時にエンジンの回転数が上昇して遠心クラッチ機構による接続回転数に近づいた際に電気式制御バルブを開いて追加の燃料を供給するので、エンジン始動直後の燃料の希薄化による回転数上昇を抑制し、クラッチ結合による不意の先端刃物の回転等の作業機器の不慮の動作を防止することができる。
請求項５の発明によれば、制御装置はエンジンの始動開始から所定時間経過するまでのアイドリング回転数を監視し、エンジンの回転数が所定の閾値以上の時は、電気式制御バルブによって燃料を追加供給するので、遠心クラッチの不意の結合を防止することができる。
請求項６の発明によれば、制御装置は、エンジンが最大出力回転数を超えて過回転状態になった時に電気式制御バルブを開いて追加の燃料を供給するので、過回転状態からさらに回転が上昇することを確実に防止でき、燃費の向上、振動及び騒音の抑制を図ることができ、エンジンの寿命低下を防止できる。
請求項７の発明によれば、加速状態のときは電気式制御バルブを開いて追加の燃料を供給することにより加速を促進させるので、加速時の燃料不足を解消し、エンジンの加速性を向上させることができる。
請求項８の発明によれば、回転数の単位時間における変動値が、予め設定してある所定値を超えた時は、電気式制御バルブによって燃料を追加供給するので、加速状態にあるかどうかを確実に検出することができ、加速性を向上させることができる。
請求項９の発明によれば、エンジンの回転によって発電した電気信号によって定期的に制御装置を起動し、所定時間を経過した時は自ら電源を遮断することで、電池の消費を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例に係るエンジン作業機１の内部構造を示す縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ部の断面図である。
【図３】図２の追加燃料供給装置５０の全体形状を示す斜視図である。
【図４】図２の追加燃料供給装置５０の背面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ部の断面図であって追加燃料供給装置５０の内部構造を示す図である。
【図６】本発明の実施例に係るエンジン作業機の制御回路図である。
【図７】本発明の実施例に係るエンジン作業機のソレノイドバルブ５１の制御フローチャートである。
【図８】ソレノイドバルブ５１による燃料追加タイミングを説明する図であり、経過時間とエンジン回転数の関係を示すグラフである。
【図９】エンジン作業機の一例である刈払機を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１５】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、本明細書においては、前後左右、上下の方向は図中に示す方向であるとして説明する。
【００１６】
図１は、本実施例に係るエンジン作業機１の内部構造を示す縦断面図である。エンジン１０は、２サイクルの小型エンジンであって、クランク軸１３がメインパイプ１００４（図９参照）と同軸上に配置され、シリンダ１１がクランクケース１４から略垂直方向上側に伸びるように配置され、ピストン１２がシリンダ１１内を上下方向に往復移動する。クランク軸１３の前側（出力側）には、遠心クラッチ２９を介して図示しない駆動軸の一端部がクラッチシャフト３２を介して連結される。遠心クラッチ２９が取り付けられるマグネトロータ２２には、エンジン冷却用のフィンが一体に形成される。遠心クラッチ２９は、クランク軸１３の回転数が一定以上になると遠心力によって揺動子３０ａがクラッチドラム３０ｂに接続される公知の遠心クラッチである。クラッチシャフト３２はハウジング３４にて保持されるベアリング３３によって回転可能に保持される。マグネトロータ２２の外周部、ここでは上部にイグニッションコイル２３が設けられる。イグニッションコイル２３は、点火プラグ２５にて放電を行うための高い電圧を作り出す変圧器であり、イグニッションコイル２３で発生された高圧電流は、イグニッションコード２４とプラグキャップ２５ａを介して点火プラグ２５に供給される。エンジン１０のクランクケース１４の下側には、燃料タンク２７が設けられる。燃料タンク２７には、２サイクル用のガソリンとオイルの混合油が入れられ、後述する気化器３５（図２参照）に送られる。
【００１７】
シリンダ１１の燃焼室に隣接する位置（図１ではシリンダ１１の側面）には、デコンプレッション機構（以下、「デコンプ」と称する）３１が設けられる。デコンプ３１は、エンジン１０の始動時に燃焼室内の圧力の一部を解放してピストン１２による圧縮作業を容易にし、エンジン１０を始動しやすくするための機構である。本実施例ではデコンプ３１の操作部（操作ボタン）を押し込む（操作ボタンを後方から前方側に移動させる）ことによりシリンダ１１内の圧力の一部を解放することができる。デコンプ３１はクランク軸１３の回転直後の最初の燃焼（初爆）が起こるとその圧力変動で自動的に復帰する。  
【００１８】
本実施例に係るエンジン１０の始動装置としては、スタータカバー９の内部に配置されるリコイルスタータ４０が設けられる。リコイルスタータ４０は、回転停止しているエンジンを始動するための装置であって、作業者がスタータハンドル（図示せず）を引くことによってリール４１に巻かれたスタータロープ４２の巻かれた状態を開放し、リール４１を速い速度で回転させる。リール４１が回転することによってワンウェイクラッチ４６と係合することによりドラム４７を回転させる。ドラム４７はクランク軸１３に固定されているため、ドラム４７が回転することはクランク軸１３を回転させることであって、ピストン１２も往復動してエンジンを始動できる。開放されたスタータロープ４２は、スパイラルスプリング４３の復元力によりリール４１に巻き取られる。
【００１９】
本実施例では後述する追加燃料供給装置を駆動するために、リードワイヤ５３によりバッテリ収納部３９から電力が供給される。バッテリ収納部３９は、例えばハンドルに着脱可能に設けられるものであって、パック形式のバッテリ８０を収容する。本実施例のバッテリ収納部３９は作業者が把持しやすいようにグリップ部と同じような形状としているが、取りつけられる場所や装着されるバッテリ８０の形状等に合わせてバッテリ収納部３９の形状は任意に設定すれば良い。バッテリ８０として広く用いている電動工具用のバッテリパックを流用することができ、その場合、電圧の異なる複数種類の電動工具用のリチウムイオン電池パックを装着できるように構成すると特に好ましい。また、バッテリの種類はリチウムイオン電池だけに限られずに、乾電池等の一次電池や、任意の二次電池を用いても良い。エンジン１０を始動させる場合は、追加燃料供給装置の電源スイッチ１１０をＯＮにしてからスタータハンドルを引く。図示していないが、この際電源スイッチ１１０近傍にＬＥＤ等が点灯するように構成すると好ましく、作業者は電源スイッチ１１０がＯＮかＯＦＦかを容易に識別できる。追加燃料供給装置は後述するように自動でＯＦＦにできるので、作業者は電源スイッチをＯＦＦにする必要はない。運転中のエンジン１０を停止する際には、図示しないストップスイッチを押すことによりエンジン１０が停止する。ストップスイッチは、エンジン１０の点火を停止させる、いわゆるキルスイッチであるが、エンジン１０側の任意の位置（例えば上部カバー７）に設けられる。
【００２０】
バッテリ収納部３９の内部には、略円筒形であって装着及び取り外しが可能なバッテリ８０が収容される。バッテリ８０はバッテリ収納部３９に装着及び取り外しが可能なように、いわゆるカセット式に構成される。バッテリ８０には周方向の対角上の２箇所に掛止部８１ａ（図では一箇所のみ図示）が形成され、バッテリ収納部３９の内壁に形成された凹部（図示せず）と係合することによりバッテリ８０がバッテリ収納部３９から脱落しないように保持する。バッテリ８０を取り外すには、リリースボタン８１を押しながらバッテリ８０をバッテリ収納部３９から引き出す。
【００２１】
バッテリ８０には、例えば１４５００サイズのリチウムイオン電池セル（図示せず）４本が内蔵される。バッテリ８０の後端部（図では下側）の形状には、バッテリ収納部３９の下端の開口部３９ａを覆うように形成される。開口部３９ａに続くバッテリ８０の装着空間の他端にはターミナル基台８５が設けられ、ターミナル基台８５から開口部３９ａに向かって複数のターミナル８４が延びるように設けられる。バッテリ８０の前端部（図では上側）には、複数の端子８３が設けられ、バッテリ８０をバッテリ収納部３９に装着することにより端子８３はバッテリ収納部３９側に形成されるターミナル８４と接触するので、バッテリ８０の電力がターミナル８４を回して制御回路基板９０に搭載された制御回路９１（図６で後述）に供給される。
【００２２】
図２は、本実施例に係るエンジン作業機１の内部構造を示す縦断面図である。エンジン１０は、２サイクルの小型エンジンであって、クランク軸１３が刈払機のメインパイプ（図示せず）と同軸上に配置され、シリンダ１１がクランクケース１４から略垂直方向に伸びるように配置され、図示しないピストンが上下方向に往復運動する。シリンダ１１の一方の側方（右側）にはマフラー１６がボルト１７によってシリンダ１１に取り付けられ、シリンダ１１の他方の側方（左側）には気化器３５が設けられる。気化器３５にはエアフィルタを収容する空間を形成するエアクリーナボックス２６が接続される。クランクケース１４の下側には燃料タンク２７が設けられる。エンジン１０の上側部分は上部カバー７によって覆われ、マフラー１６はマフラーカバー８によって覆われる。マフラー１６はシリンダ１１から排出される燃焼ガスが外部へ排出される際の排気音を低減するものであって、金属製で箱状に形成される。マフラー１６の内部には複数の膨張室が設けられ、排気ガスの浄化のために触媒装置が設けられる。上部カバー７及びマフラーカバー８は、例えばプラスチック等の合成樹脂の一体成形によって製造される。気化器３５には、手動で動作させるチョークレバー３６が設けられる。チョークレバー３６の構造や動作は公知であるので、ここでの詳細な説明は省略する。
【００２３】
気化器３５とシリンダ１１の間には吸入通路を形成すると気化器３５を固定するためのインシュレータ１９が、ネジ２０にてシリンダ１１に取り付けられる。気化器３５は２本のネジ２１（図では１本のみ図示）によってインシュレータ１９に取り付けられる。インシュレータ１９と気化器３５の間には、追加燃料供給装置５０が設けられる。追加燃料供給装置５０への燃料の供給は、燃料パイプとして専用のものを準備するのではなく、燃料タンク２７から気化器３５に燃料を供給するための燃料パイプの経路途中に追加燃料供給装置５０が介在されるように構成した。このため燃料タンク２７から気化器３５に燃料を供給するための燃料パイプ７１が設けられるが、その端部は追加燃料供給装置５０に接続される。追加燃料供給装置５０からは接続用の燃料パイプ７３が延びて気化器３５の流入口（図示せず）に接続される。気化器３５の余剰燃料の排出口（図示せず）にはリターンパイプ７４が接続され、リターンパイプ７４の端部は貫通孔２７ｃを通って燃料タンク２７の内部に開口する。
【００２４】
このように追加燃料供給装置５０をインシュレータ１９と気化器３５の間に配置して、燃料を供給するための燃料パイプ７１の経路に設けたので、燃料タンク２７として従来装置と全く同じであって、２つの貫通孔２７ｂ、２７ｃを有する形状のものをそのまま用いることができる。また、インシュレータ１９、気化器３５の構成は変更する必要がないので、本発明を実現するに当たって従来の構成部分を変更する必要がなく、容易に本実施例を実現できる。燃料パイプ７３の燃料タンク２７側の先端にはゴミの吸引を防ぐためにフィルタ７２を設け、貫通孔２７ｂ、２７ｃには燃料漏れを防ぐためのゴムブッシュ７６ａ、７６ｂを設けるようにした。
【００２５】
気化器３５には、混合燃料を燃料タンク２７から気化器３５に吸い上げるためのプライミングポンプ３７が設けられる。プライミングポンプ３７は半球状の透明バルブであり、作業者はエンジン１０の始動直前に、リターンパイプ７４に燃料が流れるまでプライミングポンプ３７を繰り返し押すことにより気化器３５に燃料を吸い上げる。プライミングポンプ３７は半球状の透明バルブであるため、作業者は透明バルブ部分に混合燃料が到達したことをもって気化器３５に燃料が到達したことを目視にて確認できる。この気化器３５への燃料を吸い上げ操作は従来から行なわれているものであるが、追加燃料供給装置５０は気化器３５に燃料を供給するための燃料パイプ７１の経路途中に設けたために、気化器３５への燃料の吸い上げ操作完了は、追加燃料供給装置５０への燃料の吸い上げ操作完了をも意味するので、始動時に追加燃料供給装置５０に燃料が来ていないというトラブルを確実に阻止できる。
【００２６】
図３は本実施例に係る追加燃料供給装置５０の全体形状を示す斜視図である。追加燃料供給装置５０は固定用アダプタ１５を含んで構成され、固定用アダプタ１５が気化器３５とインシュレータ１９の間に固定されることにより追加燃料供給装置５０がエンジン１０に固定される。固定用アダプタ１５の断面形状はインシュレータ１９と同じ断面形状をしており、中央には吸気通路１５ａが形成され、吸気通路１５ａの両側にネジ２１を貫通させるための２つのネジ穴１５ｂと、パルス穴１５ｃが設けられる。パルス穴１５ｃは、クランクケースの圧力を気化器３５へと伝えてダイヤフラム（図示せず）を動作させるために設けられる。固定用アダプタ１５はインシュレータ１９と同じ樹脂の一体成形、又は、気化器３５と同じアルミニウム合金により製造されると好ましい。固定用アダプタ１５をインシュレータ１９と材料で形成する場合は、インシュレータ１９と固定用アダプタ１５を一体成形で製造してしまうことも可能である。また、インシュレータ１９に直接燃料庫５７を取り付けるような構成としても良い。インシュレータ１９を樹脂の一体成形で製造する場合は、その形状変更は容易であり、インシュレータ１９に取り付けられる気化器３５の変更をしなくて済むので、適用は容易である。
【００２７】
固定用アダプタ１５の上側には燃料庫５７が配置され、燃料庫５７の上側にはソレノイドバルブ固定部５６が配置され、ソレノイドバルブ固定部５６の上側にはソレノイドバルブ５１が配置され、これらが２つのボルト６１によって固定用アダプタ１５に固定される。ソレノイドバルブ固定部５６には、燃料を追加燃料供給装置５０内に供給するための燃料流入通路６０ａと、追加燃料供給装置５０内から燃料を排出するための燃料排出通路６０ｂが設けられる。燃料流入通路６０ａから燃料排出通路６０ｂへの流路は、直線上になるように配置され、燃料タンク２７から気化器３５までの燃料供給の障害にならないようにしている。ソレノイドバルブ５１からは２本のリードワイヤ５３が延びるように設けられる。
【００２８】
図４は図２の追加燃料供給装置５０の背面図である。本実施例の追加燃料供給装置５０を装着することにより気化器３５とインシュレータ１９の距離は、固定用アダプタ１５の厚さ分（左右方向幅分）だけ離れることになる。しかしながら、その厚さはソレノイドバルブ５１の厚さとほぼ同等程度ですむので、実装上も吸気通路長も問題ないものである。吸気通路的に調整したい場合には、インシュレータ１９の形状を変更すればよいので、気化器３５に関しては従来から用いられるものをそのまま用いることができる。本実施例の追加燃料供給装置５０には、燃料流入通路６０ａと燃料排出通路６０ｂが設けられる。これは、燃料タンク２７から追加燃料供給装置５０までの燃料供給路を専用に設けるのではなく、燃料タンク２７から気化器３５に燃料を送る燃料パイプ７１を兼用するためである。燃料タンク２７から追加燃料供給装置５０に燃料パイプ７１を介して供給された燃料の大部分は、燃料排出通路６０ｂから排出されて燃料パイプ７３を介して気化器３５に供給される。従って、燃料流入通路６０ａから燃料排出通路６０ｂまでの燃料通路は抵抗が少ないように構成することが重要であり、本実施例では流入方向と排出方向が一直線上に位置するように構成される。尚、流入方向と排出方向は必ずしも一直線である必要はなく、十分に流路抵抗を少なく構成できるならば、流入方向と排出方向が９０度曲がるような構成であっても良い。
【００２９】
図５は図４のＢ−Ｂ部の断面図であって追加燃料供給装置５０の内部構造を示す図である。ソレノイドバルブ５１は、電磁石（ソレノイド）の磁力を用いてプランジャ５４を動かすことで弁（先端部５４ａ）を開閉することにより、燃料流入通路６０ａ（図４参照）から燃料庫５７に至る流路への混合燃料の流れの制御を行う電気式制御バルブである。ソレノイドバルブ５１は、本体ユニット５１ａに図示しない電磁石が内蔵され、本体ユニット５１ａは外周部を覆うとともにボルト６１のネジ座を構成する固定金具５１ｂによって覆われる。また、本体ユニット５１ａには電磁石に対して電力を供給するためのリードワイヤ５３（図３参照）が接続される。ソレノイドバルブ５１の固定金具５１ｂは２つのボルト６１によって、固定用アダプタ１５に形成された２つのネジ穴１５ｅに固定される。ソレノイドバルブ固定部５６には、燃料通路６０に接続する空間５６ａが形成され、空間５６ａから燃料庫５７への管路の出口には円筒形のプランジャ突当部５８が設けられる。
【００３０】
プランジャ５４は一方の端部が可動片５２によって保持され、他方の端部に円錐形に形成された先端部５４ａが形成され、先端部５４ａがプランジャ突当部５８に接触することにより流路が閉鎖され、先端部５４ａがプランジャ突当部５８から離れることによって流路が開放されることになる。また先端部５４ａとプランジャ突当部５８の距離の大きさによって、吸気通路１５ａ側に流れる追加燃料の量を調整できる。ソレノイドバルブ固定部５６の出口側には円筒形の突出部５６ｂが形成され、突出部５６ｂは所定の大きさの円筒空間５７ａの内部に挿入される。突出部５６ｂと円筒空間５７ａの接合部分にはＯリング５９ａが配置されて、接合部分からの燃料漏れを防止している。燃料庫５７には流出側に延びる突出部５７ｂが形成され、突出部５７ｂの内部には燃料庫５７ｃが形成される。突出部５７ｂは固定用アダプタ１５に形成された円筒形の取付穴１５ｄに取り付けられる。取付穴１５ｄの底部はクランク室の内部に通じる吸気通路１５ａに開口する。突出部５７ｂと取付穴１５ｄの接合部分にはＯリング５９ｂが配置されて、接合部分からの燃料漏れを防止している。
【００３１】
図６は、本実施例に係るエンジン作業機１の回路図である。エンジン作業機１には、ソレノイドバルブ５１を用いた追加燃料供給装置が設けられ、ソレノイドバルブ５１は、制御回路基板９０（図１参照）に搭載される制御回路９１（制御装置）によって電子的に制御される。ソレノイドバルブ５１は、エンジンに燃料を追加注入するための図示しない燃料供給路を開閉する。制御回路９１は、４つのＦＥＴ１０７、１１７、１２２、１２８と、抵抗器１０８、１０９、１１１、１１２、１２０、１３０と、電源スイッチ１１０と、コンデンサ１１３、１１４、１１５、１２９と、レギュレータ１１６と、マイコン１１８と、サーミスタ１１９と、ダイオード１２６、１２７、１３１を含んで構成される。
【００３２】
マイコン１１８は、レギュレータ１１６によって供給される定電圧にて駆動され、複数有するＡ／Ｄ変換ポートには、エンジンの温度を示すサーミスタ１１９の出力信号、抵抗器１１１及び１１２によるバッテリ８０の電圧を示す信号、回転検出用コイル１０５の出力信号が入力される。エンジン回転信号は、エンジン１０に取り付けられたマグネットからの磁束を回転検出用コイル１０５によって電圧に変換し、マイコン１１８に入力することで生成される。マイコン１１８は、これらの入力値から所定の論理演算を行い、ＦＥＴ１１７、１２２、１２８のゲート信号の送出を行うことにより、ＦＥＴ１１７、１２２、１２８のソース−ドレイン間の導通又は遮断を制御する。
【００３３】
ＦＥＴ１２２は、ソレノイドバルブ５１を開くスイッチとなるもので、マイコン１１８の指令（ゲート信号の供給）によってＦＥＴ１２２のソース−ドレイン間が導通状態となり、ソレノイドバルブ５１が開く。ソレノイドバルブ５１が開くことによって気化器３５から供給される燃料（混合気）とは別に、更なる燃料をエンジン１０の燃焼室に供給できる。マイコン１１８からゲート信号の供給が停止されるとＦＥＴ１２２のソース−ドレイン間が非導通状態となり、ソレノイドバルブ５１のプランジャ５４（図５参照）は、スプリングの作用により初期位置に戻り、追加の燃料供給が停止される。
【００３４】
本実施例においては、始動時に作業者が電源スイッチ１１０をオンにすることによりマイコン１１８が起動してソレノイドバルブ５１を駆動可能な状態になる。エンジン１０の始動後においては、マイコン１１８は常時稼働するように構成しても良いが、その場合はバッテリ８０の電力を消費してしまうことになる。そこで、本回路では回転検出用コイル１０５に誘起される電力をコンデンサ１２９に貯めて、コンデンサ１２９の電圧が所定電圧に到達した場合には、ＦＥＴ１１７に所定電圧のゲート電流を流して、電源スイッチ１１０が押された状態と同じ状態にする蓄電手段を設けた。このようにエンジン１０が回転しているときは、コンデンサ１２９に所定の電荷がたまるたびにマイコン１１８が起動される。マイコン１１８は、ＦＥＴ１２８にゲート信号を出力することにより、ＦＥＴ１１７をＯＮ状態に維持することができるとともに、コンデンサ１２９への電荷のチャージを阻止できる。コンデンサ１２９の電荷が所定電圧になる時間は、コンデンサ１２９の容量と抵抗器１３０によって調整できる。ダイオード１２６、１２７、１３１は逆方向電流を阻止するために設けられる。本実施例の制御回路９１では、マイコン１１８がＦＥＴ１１７のＯＮ状態を解除して自らの電源をオフにしたあとに、回転検出用コイル１０５に誘起される電力によって放電状態にあるコンデンサ１２９へのチャージが開始される。そして、チャージが完了して所定電圧以上なるとＦＥＴ１１７がＯＮ状態となるため、一定周期ごとに短い時間だけマイコンをＯＮにすることができる。この周期は、たとえば、エンジン１０の回転中に２〜３秒おきにマイコン１１８が起動し、１〜２秒後に停止するようにし、このマイコン１１８のオン−オフを繰り返す。
【００３５】
次に、本発明のエンジン作業機１の一連の動作について図７のフローチャートを用いて説明する。まず初めに、追加燃料供給装置５０用の電源スイッチ１１０がＯＮされると（ステップ２０１）、抵抗器１０８、１０９によってＦＥＴ１０７のゲート電圧が印加され、ＦＥＴ１０７はＯＮ状態となり（ステップ２０２）、レギュレータ１１６に電圧が供給される。レギュレータ１１６は定電圧源であり、マイコン１１８等に定電圧を供給するためのものである。また、コンデンサ１１４、１１５はレギュレータ１１６の出力電圧を安定させるためのものである。マイコン１１８の電源端子に所定の電圧が入力されると、マイコン１１８は起動する（ステップ２０３）。次にマイコン１１８は、ゲート信号を供給する事によりＦＥＴ１１７、１２８をＯＮ（ソース−ドレイン間を導通）にして、電源スイッチ１１０が開放された後もＦＥＴ１０７のＯＮ状態を維持し続けるようにする（ステップ２０４）。また、ＦＥＴ１２８も同時にＯＮにすることによって、コンデンサ１２９に充電された電圧を一旦放電させる。
【００３６】
次に、ステップ２０５でマイコン１１８は、サーミスタ１１９の出力信号から温度の検出を行う。この温度検出は、サーミスタ１１９と抵抗器１２０によって分圧された電圧をマイコン１１８のＡ／Ｄ変換入力端子に入力して測定を行う。マイコン１１８は、検出した温度に応じてソレノイドバルブ５１をＯＮさせる回数を決定する（ステップ２０６）。ソレノイドバルブ５１は、エンジン１０の１回転のうちピストン１２の位置に応じて開閉させるようにしても良いし（エンジン１回転中にソレノイドバルブ１回だけ開閉）、エンジン１０のｍ回転にｎ回ずつ（ただしｍ≧ｎ）断続的にソレノイドバルブ５１を開くように制御しても良い。この際、温度が低い時ほどソレノイドバルブ５１をＯＮさせる回数を増やしていき、追加する燃料の量を増やしていく。尚、加速時に大量の燃料が必要な場合を除いてソレノイドバルブ５１を開く制御を連続させると、エンジン１０がかぶってしまう恐れがあるので、燃焼状況に合わせて最適な追加燃料量を設定することが重要である。ソレノイドバルブ５１をＯＮさせる回数と温度との関係、エンジン回転数との関係は、マイコン１１８に最適値を記憶させておくと良い。
【００３７】
次にマイコン１１８はエンジン１０の回転信号が検出されたかどうかを検出し（ステップ２０７）、検出されるまで待機する。エンジン１０の回転信号は回転検出用コイル１０５の出力により検出できる。ここで使用者がリコイルスタータ４０の図示しないスタータハンドルを引くとエンジン１０が回転するため、エンジン回転信号が１回転毎に回転検出用コイル１０５に発生する。マイコン１１８はエンジン回転信号が検出されるとステップ２０８に進み、所定時間ＦＥＴ１２２をＯＮさせて、ソレノイドバルブ５１に通電させることによって、プランジャ５４の先端部５４ａにて閉口されていたプランジャ突当部５８（図５参照）を開口させて燃料の追加注入を行い、始動性を向上させる。
【００３８】
次に、ステップ２０９に進み、ソレノイドバルブ５１のＯＮ回数が所定回数（例えば１０回）に達したかの判別を行う。ここで１０回に達していない時はステップ２０７に戻り、次のエンジン回転信号を待つ。そしてステップ２０７から２０９を繰り返し、１０回に達した時点でステップ２１０に進む。次に、ステップ２１０に進み、エンジン始動初期のアイドリング回転数の監視を行う。このエンジン始動初期のアイドリング回転数の監視は、シリンダ内の燃料の希薄化による回転数の上昇を防止するためのものである。エンジン回転数が予め設定してある上限値を超えているときは、ステップ２１１に進み、所定時間ソレノイドバルブ５１をＯＮさせて燃料の追加注入を行い、シリンダ内を高濃化させてエンジン１０の回転数のこれ以上の上昇を制限する。
【００３９】
次に、ステップ２１２に進み、マイコン１１８はエンジン始動から所定時間経過したかどうかの判別を行う。ここで予め設定してある所定時間を経過していなければ、ステップ２１０に戻り、アイドリング回転数の監視を行う。また、所定時間を経過したのであれば、ステップ２１３に進む。ステップ２１３では、エンジン回転数の単位時間あたりの上昇値を監視し、予め設定しておる基準値を超えているときは、加速状態であると判断し、ステップ２１５に進み、所定時間ソレノイドバルブ５１をＯＮさせて燃料の追加注入を行い、燃料の不足を補うようにし、加速性を向上させる。
【００４０】
ステップ２１３で予め設定してされた基準値を超えていないときはステップ２１４に進み、エンジン回転数の上限値の監視を行う。エンジン回転数が予め設定してある上限値を超えているときは、ステップ２１５に進み、所定時間ソレノイドバルブ５１をＯＮさせて燃料の追加注入を行い、シリンダ内を高濃化させてエンジンの回転数のこれ以上の上昇を制限する。この際の追加燃料の供給は、さらなる回転上昇を抑制するもので、回転数を低下させるほど過濃にしなくても良い。次に、ステップ２１６に進み、マイコン１１８は起動から所定時間経過したかどうかの判別を行う。ここで予め設定してある所定時間を経過していなければ、ステップ２１３に戻り、エンジン回転数の監視を行う。また、所定時間を経過したのであれば、ＦＥＴ１１７、１２８をＯＦＦにする（ステップ２１７）。ＦＥＴ１１７をＯＦＦにすることによって、ＦＥＴ１０７をＯＦＦになるため、制御回路９１の電源は一旦シャットダウンされる。
【００４１】
次に、エンジンは回転しているため、回転検出用コイル１０５からエンジン回転信号が出力され続け、ダイオード１３１、抵抗器１３０を通ってコンデンサ１２９に充電される（ステップ２１８）。コンデンサ１２９は、ダイオード１２７を通ってＦＥＴ１１７のゲート端子に接続されており、所定時間経過してコンデンサ１２９の電圧がＦＥＴ１１７のゲートＯＮ電圧を超えると、再びＦＥＴ１１７がＯＮとなり（ステップ２１９）、ＦＥＴ１０７がＯＮとなり（ステップ２２０）、マイコン１１８が再び起動し（ステップ２２１）、マイコン１１８は、ゲート信号を供給する事によりＦＥＴ１１７、１２８をＯＮにして、ＦＥＴ１０７のＯＮ状態を維持し続けるようにする（ステップ２２２）。また、ＦＥＴ１２８をＯＮにすることによって、コンデンサ１２９に充電された電圧を一旦放電させる。また、引き続きステップ２１３に戻り、エンジンの状態に応じて、ソレノイドバルブ５１の制御を行う。
【００４２】
図８は一連の動作における時間とエンジン回転数８６との関係を例示するグラフである。図８では、時間ｔ０にてエンジンを始動して、時間ｔ１にて始動完了してアイドリング回転状態になり、時間ｔ２にて作業者がスロットルレバー１００７を操作することによりエンジン１０が加速を開始し、時間ｔ３にて加速が終了する。この時間ｔ０〜ｔ１に至る始動時において、エンジン１０の回転数が上昇して遠心クラッチ２９による接続回転数（揺動子３０ａが遠心力により外側に揺動して、クラッチドラム３０ｂと接続されて、クラッチドラム３０ｂが回転を開始する回転数。例えば３３００ｒｐｍ）に近づいた際に、ソレノイドバルブ５１を用いて追加燃料を吸気通路内に供給することによって、遠心クラッチ２９が急に接続されて作業機器が急に動作することを防止するように制御する。この制御は、エンジン始動から所定時間が経過するまで行うのが好ましく、本来のアイドリング回転数（例えば２８００ｒｐｍ）よりも高めの所定の閾値以上の時（例えば３０００ｒｐｍ）に、ソレノイドバルブによって燃料を追加供給するように制御する。
【００４３】
時間ｔ２〜ｔ３に至る時点においては、制御回路９１はエンジン１０が加速状態にあるか否かを検出し、加速状態のときはソレノイドバルブ５１を開いて追加の燃料を供給することにより加速を促進させるようにした。この加速状態にあるか否かは、制御回路９１がエンジン回転数の単位時間における変動値を定期的に監視して、その変動値が予め設定してある閾値（所定値）を超えた時は、ソレノイドバルブによって燃料を追加供給する。
【００４４】
時間ｔ４において何らかの理由で最大出力付近のエンジン回転数が上昇して、時間ｔ５において最大出力回転数（例えば９５００ｒｐｍ）を越えた最大許容回転数Ｎ２（例えば１００００ｒｐｍ）に到達した状態を示している。この最大許容回転数Ｎ２は、寿命等の観点からこれ以上の過回転が望ましくないとして設定されるものであるが、本実施例ではマイコン１１８は過回転状態になった時に、ソレノイドバルブ５１を開いて追加の燃料を供給することによりエンジン１０の回転数が最大許容回転数Ｎ２を越えないように制御する。
【００４５】
以上のように、エンジン始動時８６ａ、加速状態８６ｂ、過回転状態８６ｃにおいてソレノイドバルブ５１を用いて追加燃料を吸気通路内に供給することによって、低温時の始動性、エンジン加速性を向上させ、さらに過回転を防止することができる。尚、それぞれの状態においてソレノイドバルブ５１を稼働させる期間（ｔ０〜ｔ１、ｔ２〜ｔ３、ｔ４〜ｔ５）は、エンジンの特性、周囲温度、その他の状態に応じて適宜設定すれば良く、そのための条件は予めマイコン１１８にあらかじめ記憶させておくと良い。
【００４６】
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上述のエンジン作業機は刈払機で説明したが、刈払機だけでなく、カッター、チェンソー、芝刈機、カルチベータ等のその他のエンジン作業機であっても良い。
【符号の説明】
【００４７】
１  エンジン作業機                      ７  上部カバー
８  マフラーカバー                      ９  スタータカバー
１０  エンジン                          １１  シリンダ
１２  ピストン                          １３  クランク軸
１４  クランクケース                    １５  固定用アダプタ
１５ａ  吸気通路                        １５ｂ  ネジ穴  
１５ｃ  パルス穴                        １５ｄ  取付穴
１５ｅ  ネジ穴                          １６  マフラー
１７  ボルト                            １８  遮熱板
１９  インシュレータ                    ２０、２１  ネジ
２２  マグネトロータ                    ２３  イグニッションコイル
２４  イグニッションコード              ２５  点火プラグ
２５ａ  プラグキャップ                  ２６  エアクリーナボックス
２７  燃料タンク                        ２７ｂ、２７ｃ  貫通孔
２８  燃料キャップ                      ２９  遠心クラッチ
３０ａ  揺動子                          ３０ｂ  クラッチドラム
３１  デコンプ                          ３２  クラッチシャフト
３３  ベアリング                        ３４  ハウジング
３５  気化器                            ３６  チョークレバー
３７  プライミングポンプ                ３９  バッテリ収納部
３９ａ  開口部                          ４０  リコイルスタータ
４１  リール                            ４２  スタータロープ
４３  スパイラルスプリング              ４６  ワンウェイクラッチ
４７  ドラム                            ５０  追加燃料供給装置
５１  ソレノイドバルブ                  ５１ａ  本体ユニット
５１ｂ  固定金具                        ５２  可動片
５３  リードワイヤ                      ５４  プランジャ
５４ａ  先端部                          ５６  ソレノイドバルブ固定部
５６ａ  空間                            ５６ｂ  突出部
５７  燃料庫                            ５７ａ  円筒空間
５７ｂ  突出部                          ５７ｃ  燃料庫
５８  プランジャ突当部                  ５９ａ、５９ｂ  リング
６０  燃料通路                          ６０ａ  燃料流入通路
６０ｂ  燃料排出通路                    ６１  ボルト
７１燃料パイプ                          ７２  フィルタ
７３  燃料パイプ                        ７４  リターンパイプ
７６ａ、７６ｂ  ゴムブッシュ            ８０  バッテリ
８１  リリースボタン                    ８１ａ  掛止部
８３  端子                              ８４  ターミナル
８５  ターミナル基台                    ９０  制御回路基板
９１  制御回路                          １０５  回転検出用コイル
１０７、１１７、１２２、１２８  ＦＥＴ
１０８、１０９、１１１、１１２、１２０、１３０  抵抗器
１１０  電源スイッチ
１１３、１１４、１１５、１２９  コンデンサ
１１６  レギュレータ                    １１８  マイコン
１１９  サーミスタ                      １２６、１２７、１３１  ダイオード
１００１  エンジン作業機                １００４  メインパイプ
１００７  スロットルレバー              １００８  ハンドル
１００９  グリップ部                    １０１０  エンジン
１０１２  回転刃                        １０１３  飛散防御カバー
１０４５  ワイヤー
【図１】
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【図２】
2014098336.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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