(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汎用エンジンの電子ガバナー装置において、前記汎用エンジンの回転数を検知する回転数センサと、
所定制御周期において、前記回転数センサにて検出された回転数と目標回転数との回転数偏差を算出し、該算出結果の複数制御周期の総和をハンチング指標とし、該ハンチング指標が連続して閾値以上の場合に、ハンチングが発生していると判断するハンチング判定手段と、
該ハンチング判定手段によってハンチングが生じていると判断された場合に、スロットルバルブの制御開度の制御ゲインを下げるスロットルバルブ制御手段とを備えたことを特徴とする汎用エンジンの電子ガバナー装置。
【請求項２】
前記ハンチング判定手段のハンチング指標は、
Σｅrpm＝｜ｅrpm（ｎ−４）｜＋｜ｅrpm（ｎ−３）｜＋｜ｅrpm（ｎ−２）｜＋｜ｅrpm（ｎ−１）｜＋｜ｅrpm（ｎ）｜≧２００rpm
但し  ｜ｅrpm｜＝目標回転数―エンジン回転数の絶対差
としたことを特徴とする請求項１記載の汎用エンジンの電子ガバナー装置。
【請求項３】
前記Σｅrpm≧２００rpmを複数回検出した場合には、前記ハンチング判定手段はハンチング発生と判断し、該判断に基づいて前記スロットルバルブ制御手段は前記スロットルバルブの制御ゲインを下げるようにしたことを特徴とする請求項２記載の汎用エンジンの電子ガバナー装置。
【請求項４】
前記スロットルバルブ制御手段の制御回数は、エンジン始動〜停止までの間に１回とすることを特徴とする請求項１記載の汎用エンジンの電子ガバナー装置。
【請求項５】
汎用エンジンの電子ガバナー装置において、回転数センサにて検知された汎用エンジンの回転数が、所定制御周期において、前記回転数センサにて検出された回転数と目標回転数との回転数偏差を算出し、該算出結果の複数制御周期の総和を判断するステップと、前記閾値以上が規定回数生じたかをカウントして、規定値に達するとハンチングが発生していると判断するステップと、前記閾値以上が規定回数生じるとスロットルバルブ制御ゲインを下げるステップとを備えたことを特徴とする汎用エンジンの電子ガバナー装置のハンチング制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汎用エンジンの電子ガバナー装置に関し、スロットル弁を開閉制御することにより汎用エンジンの負荷変動に対して回転数を一定に制御する汎用エンジンの電子ガバナー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、汎用エンジンでは、ウェイトとスプリングからなる機械式のガバナー装置が主流であったが、発電機等の回転変動を好まない作業機では、気化器のスロットル弁をステッピングモータ等のアクチュエータによって作動する電子ガバナー装置が一部採用されている。
また、汎用エンジンにおいては、気化器を用いて空気とガソリン燃料とを混合した混合気を燃焼室内で点火プラグによって点火させる構造が採用されている。    
【０００３】
そして、スロットル開度に対する気化器を流れる空気量すなわち、スロットル開度に対するエンジン出力との関係は、スロットル弁の上流側と下流側との圧力差が、スロットル開度が大きくなるに従って減少するため、一般的に図６に示すように、スロットル開度が小さいほどスロットル開度の変化に対して吸入空気量の変化が大きく、スロットル開度の大きくなるほどスロットル開度の変化に対して吸入空気量の変化が小さくなることが知られており、負荷の領域によりスロットル開度の調整量が異なる。
そのため、負荷変動に対してスロットル開度の追従性が悪いと、エンジン回転数の上下変動が発生する、所謂、ハンチング現象が発生することがある。
一方、汎用エンジンは一定回転数で使用される場合が多く、発電機用の汎用エンジンにおいては、一定周波数の発電を行わせるために安定した定回転運転を行わせる必要がある。そのため、負荷変動に（発電負荷変動）に対して、応答性のよい安定運転が望まれる。
【０００４】
汎用エンジンの負荷変動に伴いスロットル開度を制御して、ハンチングを抑制する先行技術文献として、例えば、特許第４２９４０１２号（特許文献１）が開示されている。
特許文献１には、アクセル開度センサの出力値に対し、スロットル開度センサの接触不良などによるセンサ異常時に、センサ出力信号が繰返し変動するような異常に対して、スロットル制御手段による制御ハンチングと判断し、所定の制御ゲイン値を下げて、内燃機関の回転数の不用意な上昇やエンストを防止する技術が開示されている。
また、特許第３７６６７６５号（特許文献２）には、ディーゼルエンジンの調速機で駆動される燃料ラックの位置の経時変化を正常運転時の経時変化と比較することによって、調速機のハンチングを確実且つ、自動的に判定でき、機関運転の省力化および、能率化に寄与するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４２９４０１２号公報
【特許文献２】特許第３７６６７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、汎用エンジンの場合、汎用エンジンへの負荷変動に対し、常に一定の回転数を要求されるが、特許文献１は車両に搭載されるもので、アクセル開度センサの値と、スロットル開度センサ出力とを比較するものであり、負荷変動が生じても回転数を一定に保つものではない。
また、特許文献２は、ディーゼルエンジンの燃料ラック位置の経時変化を正常運転時の経時変化と比較することによって、調速機のハンチングを検知するもので、スロットル開度を制御するものではない。
従って、汎用エンジンの回転数を検知して、検知された回転数が目標回転数に対し、閾値以上の絶対差を有した状態の場合に、ハンチングと判断しスロットルバルブの制御ゲインを下げて（制御を鈍感にする）ハンチングを防止し、汎用エンジンの回転数を一定に保ち、汎用エンジンの性能向上を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明はかかる課題を解決するため、汎用エンジンの電子ガバナー装置において、前記汎用エンジンの回転数を検知する回転数センサと、
所定制御周期において、前記回転数センサにて検出された回転数と目標回転数との回転数偏差を算出し、該算出結果の複数制御周期の総和をハンチング指標とし、該ハンチング指標が連続して閾値以上の場合に、ハンチングが発生していると判断するハンチング判定手段と、
該ハンチング判定手段によってハンチングが生じていると判断された場合に、スロットルバルブの制御開度の制御ゲインを下げるスロットルバルブ制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
このような構成により、スロットルバルブの制御ゲインを緩慢にして、エンジンの負荷変動によって生ずるハンチングを速やかに修正して、安定したエンジン出力を確保することができる。
【０００９】
また、本発明において好ましくは、前記ハンチング判定手段のハンチング指標は、
Σｅrpm＝｜ｅrpm（ｎ−４）｜＋｜ｅrpm（ｎ−３）｜＋｜ｅrpm（ｎ−２）｜＋｜ｅrpm（ｎ−１）｜＋｜ｅrpm（ｎ）｜≧２００rpm
但し  ｜ｅrpm｜＝目標回転数―エンジン回転数の絶対差
とするとよい。
【００１０】
このような構成により、汎用エンジンを動力源として一般的に使用される機器は負荷変動が激しいので、回転変動の早い時期（小さい）に検出して、対応することにより、安定した出力を確保して、機器側の性能を確実に発揮できるようにする効果が得られる。
【００１１】
また、本発明において好ましくは、前記Σｅrpm≧２００rpmを複数回検出した場合には、前記ハンチング判定手段はハンチング発生と判断し、該判断に基づいて前記スロットルバルブ制御手段は前記スロットルバルブの制御ゲインを下げるようにするとよい。
【００１２】
このような構成により、ハンチング指標のΣｅrpm≧２００rpmを小さくして、Σｅrpm≧２００rpmの検知回数を複数回連続したら制御ゲインを下げるようにして、ハンチング発生と外的変化の影響による変化とを確実に見極めるようにして、汎用エンジン運転の不安定要素になるのを防止して、エンジンの安定運転を確保できる。
【００１３】
また、本発明において好ましくは、前記スロットルバルブ制御手段の制御回数は、エンジン始動〜停止までの間に１回にするとよい。
【００１４】
このような構成により、ハンチングが制御上の問題ではなく、エンジン側の機械的、又は燃料等に基づく不具合の場合があり、ゲイン制御を繰返すとゲインが小さくなりすぎて、制御不能となる可能性が発生するのを防止する。
【００１５】
また、本発明において好ましくは、汎用エンジンの電子ガバナー装置において、回転数センサにて検知された汎用エンジンの回転数が、所定制御周期において、前記回転数センサにて検出された回転数と目標回転数との回転数偏差を算出し、該算出結果の複数制御周期の総和を判断するステップと、前記閾値以上が規定回数生じたかをカウントして、規定値に達するとハンチングが発生していると判断するステップと、前記閾値以上が規定回数生じるとスロットルバルブ制御ゲインを下げるステップとを備えたことを特徴とする。
【００１６】
このような構成により、検知された汎用エンジンの回転数が、所定制御周期において、前記回転数センサにて検出された回転数と目標回転数との回転数偏差を算出し、該算出結果の複数制御周期の総和が閾値以上になっているかを判断し、前記閾値以上が規定回数生じたかをカウントして、規定回数に達したら、スロットルバルブの制御変動を緩慢にして、エンジンの負荷変動によって生ずるハンチングを速やかに修正して、安定したエンジン出力を確保することができる。
【発明の効果】
【００１７】
汎用エンジンの回転数センサにて検出された回転数が目標回転数に対し閾値以上の絶対差を有して、回転変動している時にハンチングが発生していると判断して、スロットルバルブバルブの制御開度の制御ゲインを下げることにより、スロットルバルブの制御変動を緩慢にして、エンジンの負荷変動によって生ずるハンチングを速やかに修正して、安定したエンジン出力を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る汎用エンジンの外観側面図を示す。
【図２】本発明の実施形態に係る汎用エンジンの外観平面図を示す。
【図３】本発明の実施形態に係る電子ガバナー装置を含めた全体構成ブロック図である。
【図４】本発明の実施形態に係るハンチング指標発生状況を制御周期に沿って表した説明図を示す。
【図５】本発明の実施形態に係るハンチング検出制御フロー図を示す。
【図６】スロットル開度と空気量（エンジン出力）との関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。
但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。  
【００２０】
図１及び、図２に示すように、汎用エンジン１は、単気筒４サイクルエンジンから成り、エンジン本体３が傾斜して配置されている。エンジン本体３の側部には吸気通路５が連結されて、吸気通路５の上流側には気化器７が取付けられている。気化器７の内部にはスロットルバルブ９（図３参照）が配置され、スロットルバルブ９は気化器７の端部に配設されたスロットルバルブ９の駆動用ステッピングモータ（アクチュエータ）１１によって開閉駆動される。
【００２１】
スロットルバルブ９を開閉駆動するステッピングモータ１１は、電子ガバナー装置２（図３参照）のモータドライバ部１３からの指令によって作動するようになっている。
スロットルバルブ９によって調整された空気と燃料（ガソリン）との混合気がエンジン燃焼室に供給されて燃焼され、その後排気通路を介して排気マフラ１５から排出されるようになっている。
【００２２】
また、図２に示すように、エンジン本体３の出力軸１７には、種々のエンジン負荷が取付けられるが、本実施形態の場合、発電機１９が取付けられる例を示す。出力軸１７とは反対側にはクランクシャフト（図示省略）に連結したフライホイール２１が取付けられ、フライホイールマグネット２３と発電コイル２５によって、発電された交流電流は整流回路（図示省略）を介して直流に整流された後に点火装置２７の点火コイル２９を経て点火プラグ（図示省略）に供給される。
点火装置２７はメインスイッチ３３（図３参照）のＯＮ操作によって作動を開始するようになっている。
【００２３】
又、フライホイール２１の近傍にはピックアップ（図示省略）からなるクランク角センサ（回転角センサ）３５が設けられ、所定クランク角毎にパルスを出力し電子ガバナー装置２の回転数検出部３７に入力される。
また、点火コイル２９からの点火信号も点火パルスとして回転数検出部３７に入力される。
【００２４】
以上のように構成された汎用エンジン１の電子ガバナー装置２について説明する。
電子ガバナー装置２には、図３に示すように、目標回転数入力部４１、回転数検出部３７、スロットル開度演算手段４３、モータドライブ部１３を有して構成されている。
【００２５】
目標回転数入力部４１は、出力軸１７に取付けられるエンジン負荷の用途に応じて目標とするエンジン回転数を設定する。
発電機１９の場合には、発電用周波数に応じた回転数に目標回転数を設定する。
回転数検出部３７では、クランク角センサ（回転角センサ）３５からの回転パルス信号、及び、点火コイル２９からの点火パルス信号を検出して、スロットル開度演算手段４３へエンジン回転数信号を出力する。
モータドライバ部１３では、スロットル開度演算手段４３からのスロットル操作指令信号を受けて、ステッピングモータ１１に対しスロットルバルブ９への作動制御信号を出力する。
【００２６】
スロットル開度演算手段４３は、目標回転数入力部４１で設定された目標回転数に対してエンジンが安定した回転数で運転されているかを判定する安定運転判断手段４５と、該安定運転判断手段４５によって、安定状態と判定したときのスロットル開度がスロットル全開の約６０％以上にあるか否かを判定する運転領域判定手段４７と、該運転領域判定手段４７によって約６０％以上にあると判定した場合に、スロットルバルブ９を一定開度毎に閉方向に回動させて安定運転判断手段４５によって不安定と判定される直前までスロットルバルブ９の位置を回動制御するスロットルバルブ制御手段である安定スロットル制御手段４９と、エンジン負荷上昇時にスロットルバルブ９を全開にしてその後、目標回転数までスロットルバルブ９を閉側に回動して目標回転数と平衡状態に制御する負荷上昇スロットル制御手段５１と、回転数検出部３７に入力される回転パルスが目標回転数に対し上下に変動した時にエンジンがハンチングしているか否かを判定するハンチング判定手段５５を備えて構成されている。
【００２７】
ハンチング判定手段５５は、既述の通り、回転数検出部３７に入力される回転パルスが目標回転数に対し上下に変動して、ハンチングが発生していると判定した場合に、スロットル開度演算手段４３が制御ゲインを下げる操作指令を発信する。
ハンチングが発生したと判定するハンチング判定手段５５のハンチング指標は、次の算式によって決めるようになっている。（制御周期）
Σｅrpm＝｜ｅrpm（ｎ−４）｜＋｜ｅrpm（ｎ−３）｜＋｜ｅrpm（ｎ−２）｜＋｜ｅrpm（ｎ−１）｜＋｜ｅrpm（ｎ）｜≧２００rpm
但し  ｜ｅrpm｜＝目標回転数―エンジン回転数
そして図４に横軸にエンジン回転の制御周期、縦軸に目標回転数と実回転数との差の絶対値（回転数偏差）≧２００rpmが連続して１０回発生した時に、ハンチング判定手段５５はハンチングが発生したと判定するようになっている。
また、ハンチング指標の値を絶対値≧２００rpmと決めた理由は、弊社内における実験結果では、本汎用エンジンの負荷側として最も利用される発電機において、発電機の負荷変動発生を速やかに検知して、迅速な対応によって安定運転維持制御ができ、発電機の機能を十分に発揮させることが可能であった。
【００２８】
ハンチングの検出方法を図５のフロー図に基づいて説明する。
ステップＳ１から開始して、ステップＳ２で、本エンジンの始動から現在までの間においてハンチング制御を実施したかを確認し、実施した場合はＹＥＳを選択して、ステップＳ１４に戻り、ハンチング制御は実施されない。
また、ハンチング制御を実施していない場合はＮＯを選択してステップＳ３に進む。
ステップＳ３でエンジンの回転変動が目標回転数―エンジン回転数＝絶対差Σｅrpm≧２００rpm（ハンチング指標）になっているかを判断する。
絶対差Σｅrpm≦２００rpmの場合にはＮＯとしてステップＳ１１に進む。ステップＳ１１においてはハンチングフラッグをたてず、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２においては、目標回転数―エンジン回転数＝絶対差Σｅrpm≧１５rpmになっているかを判断する。これはエンジン回転が安定しているか否かの判断をしている。エンジン回転数絶対差≧１５rpmの場合には回転数変動があるがハンチングではないと判断して、ＮＯを選択して、ステップＳ１４に進みリターンする。
ステップＳ１２において、エンジン回転数が絶対差Σｅrpm≦１５rpmの場合には、エンジンは目標回転数に対し安定した運転が行われていると判断しＹＥＳを選択し、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３ではハンチングカウントを０（ゼロ）にリセットし、ステップＳ１４に進みリターンする。
【００２９】
一方、ステップＳ３において、エンジンの回転変動が目標回転数―エンジン回転数＝絶対差Σｅrpm≧２００rpmになっているかを判断する。絶対差Σｅrpm≧２００rpmの場合にはＹＥＳとしてステップＳ４に進み、ステップＳ４において、ハンチングフラッグ=１をたてる。ステップＳ５に進み、前回（制御周期）のハンチング指標が２００rpmを越えていたか否かを判断し、２００rpmを越えていないとＹＥＳが選択され、ステップＳ６に進む。ステップＳ６においてはハンチングカウント＋１が加算される。
ステップＳ７に進み、ハンチングカウント＝１０になったかを判断し、ＹＥＳの場合はステップＳ８に進む。ステップＳ８において、ハンチングが発生していることを検出して、スロットルバルブ９の開度制御ゲインを下げる（感度を鈍くする）操作をするようにモータドライバ部１３に指令が発せられる。
ステップＳ９に進み、ハンチング制御実施フラグ＝１がたつ。
さらに、ステップＳ１０に進み、ハンチングカウントを０（ゼロ）にリセットして、ステップＳ１４に進みリターンする。
【００３０】
一方、ステップＳ５において、前回（制御周期）のハンチング指標が２００rpmを越えていた場合にはＮＯが選択されてステップＳ１４に進む。
また、ステップＳ７において、ハンチングカウント＝１０に達していない場合にはＮＯが選択されてステップＳ１４に進む。
すなわち、エンジン回転が安定しないまま連続して１０回カウントされない場合は、ハンチング制御実施基準に達していないと判断し、スロットルバルブ９の開度制御ゲインを下げる（感度を鈍くする）操作は実施されない。
【００３１】
尚、本実施形態において、上述の通り、本制御フローにおけるスロットルバルブ９の開度制御ゲインを下げる制御は、エンジン始動〜停止までの間１回を限度としている。
それは、発生しているハンチングが制御上の問題ではなく、エンジン側の機械的、又は燃料等に基づく不具合の場合があり、ゲイン制御を繰返すと、ゲインが小さくなりすぎて、制御不能となる可能性を防止するものである。
【００３２】
検知された汎用エンジンの回転数が、目標回転数に対し閾値以上の絶対差が、規定回数に達したら、スロットルバルブの制御変動を緩慢にして、エンジンの負荷変動によって生ずるハンチングを速やかに修正して、安定したエンジン出力を確保することができる。  
【産業上の利用可能性】
【００３３】
電子ガバナー装置を用いた汎用エンジンのスロットル弁を開閉制御することにより、負荷変動に対して回転数を一定に制御する汎用エンジンの電子ガバナー装置に用いられるとよい。
【符号の説明】
【００３４】
１      汎用エンジン  
２      電子ガバナー装置
３      エンジン本体
５      燃料ガス供給制御装置
７      気化器
９      スロットルバルブ
１１    ステッピングモータ
１３    モータドライバ部
２７    点火装置
２９    点火コイル
３５    回転パルス
３７    回転数検出部
４１    目標回転数入力部
４３    スロットル開度演算手段
４５    安定運転判定手段
４７    運転領域判定手段
４９    安定スロットル制御手段
５５    ハンチング判定手段
【図１】
0005281668.tif 000002
【図２】
0005281668.tif 000003
【図３】
0005281668.tif 000004
【図４】
0005281668.tif 000005
【図５】
0005281668.tif 000006
【図６】
0005281668.tif 000007