(57)【要約】【課題】簡単かつ安価な点火制御装置で２サイクルエンジンの自己着火を防止する。【解決手段】吸気管３に燃料溜まり１１から通常とは別個に燃料を供給するための連通管１２を設け、その中間にソレノイドバルブ１３を設ける。フライホイール１４に磁石１６・１７を設け、シリンダブロック２側に発電コイル１５ａを配設し、発電コイルの発電電圧によりソレノイドバルブを開弁可能にする。回転センサ２１により検出された回転速度が所定値以上になったら回転速度演算回路１５ｄから開弁信号を出力し、ソレノイドバルブを開弁して通常の混合ガス用とは別個の燃料を供給することにより、シリンダ内を冷却することができ、ホットスポットが生じることを防止することができる。通常回転速度ではガソリン供給を減らして理論空燃費に近づけて排気ガス中のＨＣやＣＯを減少させることができるため排気ガス規制に対応でき、かつホットスポットの発生を防止できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２サイクルエンジンの吸気管に通常の混合ガス用燃料とは別個の燃料を供給するべく燃料源と当該吸気管とを連通するように設けられた燃料連通路と、前記燃料連通路を開閉するべく設けられた開閉弁と、前記開閉弁の開閉を制御する開閉弁制御手段と、前記エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段とを有し、
前記開閉弁制御手段が、前記回転速度検出手段により前記エンジンの回転速度が通常運転状態にあることが検出されている場合には前記開閉弁を閉じ、前記通常運転状態よりも高い所定の回転速度以上になったことが検出された場合には前記開閉弁を開くように制御することを特徴とする２サイクルエンジンの自己着火防止装置。
【請求項２】
前記開閉弁がソレノイドバルブであり、
前記エンジンが、クランク軸と一体に回転するように設けられた磁石と、前記磁石の通過により発電する発電コイルとを有し、
前記発電コイルの発電電力を前記ソレノイドバルブの電力に用いることを特徴とする請求項１に記載の２サイクルエンジンの自己着火防止装置。
【請求項３】
前記開閉弁が、前記エンジンの吸気負圧の発生時期に同期して開弁することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の２サイクルエンジンの自己着火防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２サイクルエンジンの自己着火防止装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、２サイクルエンジンにあっては、内部冷却を兼ねて燃料であるガソリンを理論空燃費よりも若干多めに供給しているものがあった。一方、近年の排気ガス規制に対しては希薄燃焼を行って対応することが考えられ、その場合には上記多めのガソリン供給を減らして理論空燃費に近づけて排気ガス中のＨＣやＣＯを減少させることができる。
【０００３】
しかしながら、ガソリンの供給量が減少することになり、それにより冷却性能が低下して燃焼温度が高くなると、シリンダ部分の温度も上昇するため、供給される混合ガスが燃焼前に加熱されてしまう。特に高回転速度運転時には、シリンダ内への加熱混合ガスの流れと圧縮圧の急激な上昇との影響により、シリンダ内にホットスポットが発生し、ホットスポットが発生した場合にはそれを火種として所謂自己着火してしまう虞がある。自己着火状態に陥ると、正規のイグニッション点火制御によらず、急激な回転速度上昇となってエンジンが破損してしまうという問題がある。そのような自己着火を防止するものとして、例えば最適な点火時期を制御するようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−５４２４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の最適な点火時期を制御するものにより自己着火を防止することが可能となるが、制御が複雑化して制御装置が高騰化するという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような課題を解決して、簡単かつ安価な点火制御装置で２サイクルエンジンの始動における自己着火を防止することを実現するために本発明に於いては、２サイクルエンジンの吸気管に通常の混合ガス用燃料とは別個の燃料を供給するべく燃料源と当該吸気管とを連結するように設けられた燃料供給路と、前記燃料供給路を開閉するべく設けられた開閉弁と、前記開閉弁の開閉を制御する開閉弁制御手段と、前記エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段とを有し、前記開閉弁制御手段が、前記回転速度検出手段により前記エンジンの回転速度が通常運転状態にあることが検出されている場合には前記開閉弁を閉じ、前記通常運転状体よりも高い所定の回転速度以上になったことが検出された場合には前記開閉弁を開くように制御するものとした。
【０００６】
特に、前記開閉弁がソレノイドバルブであり、前記エンジンが、クランク軸と一体に回転するように設けられた磁石と、前記磁石の通過により発電する発電コイルとを有し、前記発電コイルの発電電力を前記ソレノイドバルブの電力に用いると良い。また、記開閉弁が、前記エンジンの吸気負圧の発生時期に同期して開弁すると良い。
【発明の効果】
【０００７】
このように本発明によれば、通常の混合ガス用燃料とは別個に燃料を供給するための燃料供給路と開閉弁とを設け、通常回転速度内で運転されている場合には開閉弁を閉じておき、所定の回転速度以上の高回転速度になった場合には開閉弁を開いて通常の混合ガス用とは別個の燃料を供給することにより、シリンダ内を冷却することができるため、シリンダ内にホットスポットが生じて高回転速度が続いてしまうことを防止することができる。これにより、通常回転速度ではガソリン供給を減らして理論空燃費に近づけて排気ガス中のＨＣやＣＯを減少させることができるため、排気ガス規制に対応できると共に、ホットスポットの発生を防止できる。
【０００８】
特に、開閉弁がソレノイドバルブであると共に、その電力としてクランク軸と共に回転する磁石と発電コイルとを用いて発生させることにより、エンジンの回転に合わせた開弁制御を行うことができ、回転に応じて吸入される混合ガスに対するソレノイドバルブを介しての燃料供給制御を適切に行うことができる。また、開弁を混合ガスの吸入と同期させることにより、適切な燃料供給を行うことができる。同期としては発電コイルの発電を吸入時期と同期させるように発電コイルの配置を設定すれば良く、簡単な構造で実現し得るため、本装置を安価に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明が適用された２サイクルエンジンの概略を示す模式図である。図に示されるように、エンジン１のシリンダブロック２には吸気管３と排気管４とが接続され、シリンダヘッドには点火プラグ５が設けられ、ピストン６の往復運動によりクランク軸７が回転するようになっている。なお、エンジン１は一般的な２サイクルエンジンであり、その詳しい説明は省略する。
【００１０】
吸気管３には、図示例にあってはロータリバルブからなるスロットルバルブ８が設けられている。なお、スロットルバルブ８は開閉弁動作となる回転に伴って軸線方向移動するものであり、その軸線方向移動により燃料供給量を調整し得るようにスロットルバルブ８と同軸的に燃料供給ノズル９が設けられている。これにより、スロットルバルブ８の開度に応じた量の燃料となるガソリンが吸気管３内に吸い出され、適切な混合ガスが生成されてシリンダ２ａ内に吸入される。
【００１１】
そして、燃料供給ノズル９にガソリンを供給するために設けられている燃料源としての燃料溜まり１１と吸気管３とを連通する燃料連通路を形成する連通管１２が設けられている。その連通管１２の中間部には開閉弁としてのソレノイドバルブ１３が設けられており、連通管１２はソレノイドバルブ１３の開閉弁動作により連通または非連通状態になるようにされている。
【００１２】
また、図２に示されるようにエンジン１の外面には、クランク軸７に固着されて一体的に回転する回転部材としてフライホイール１４が設けられていると共に、そのフライホイール１４の外周側となる適所に発電制御ユニット１５が固設されている。フライホイール１４には、その外周面に臨む位置に周方向に所定の間隔に配置された２片のポールピース（継鉄）１６・１７が取り付けられている。両ポールピース１６・１７間には磁石１８が設けられており、両ポールピース１６・１７のフライホイール１４の外周面に臨む部分が互いに異極となる。なお、フライホイール１４の径方向について両ポールピース１６・１７及び磁石１８とは相反する側にはバランス用の重りＷが固着されている。
【００１３】
上記発電制御ユニット１５は、エンジン１の外面の適所に固定されたＥ字状のブラケット１９に各回路部品を一体化してなり、図３に併せて示されるように、発電コイル１５ａと、発電コイル１５ａにより発電された交流波形を整流する整流回路１５ｂと、整流回路１５ｂから出力される整流された電圧をソレノイドバルブ１３に選択的に印加するためのサイリスタ等のパワー素子１５ｃと、後記する回転センサ２１と接続されかつパワー素子１５ｃにオン／オフ信号を出力する回転速度演算回路１５ｄと、データマップ化された点火時期信号を記憶しかつ回転速度演算回路１５ｄと接続された点火時期マップ１５ｅと、点火時期マップ１５ｅからの点火時期信号に基づいて回転速度演算回路１５ｄから出力される点火制御信号が入力するＣＤＩ回路１５ｆと、ＣＤＩ回路１５ｆからの出力信号に応じて点火プラグ５に高電圧を印加するイグニッションコイル１５ｇとにより構成されている。なお、発電コイル１５ａ・整流回路１５ｂ・パワー素子１５ｃにより電磁弁駆動回路２２が構成され、回転センサ２１・回転速度演算回路１５ｄ・点火時期マップ１５ｅにより点火時期制御回路２３が構成されている。ＣＤＩ回路１５ｆ・イグニッションコイル１５ｇにより点火回路２４が構成されている。
【００１４】
上記ブラケット１９の各櫛の歯部分を鉄心として、図２では左から発電コイル１５ａとイグニッションコイル１５ｇと回転センサ２１を構成するコイル２１ａとがそれぞれ巻装されている。ブラケット１９の各鉄心となる部分の各延出端はフライホイール１４の外周面に所定の隙間をもって対峙するようにされている。なお、ブラケット１９の右側の鉄心となる部分にはＣＤＩ回路１５ｆに対応するエキサイタコイル１５ｈが巻装されている。
そして、フライホイール１４の回転に伴って各ポールピース１６・１７が各コイル１５ａ・１５ｇ・１５ｈ・２１ａの各鉄心に対して横切る運動を行うことにより、各コイル１５ａ・１５ｇ・１５ｈ・２１ａに誘導電流が発生し、それぞれ発電が行われる。
【００１５】
例えば発電コイル１５ａによる発電要領を図４を参照して示す。図４（ａ）に示されるように、発電コイル１５ａに対して先ず回転方向前側のポールピース１６による磁極１６ａが通り過ぎる時に、図４（ｂ）に実線で示されるように負の波形が生じる。次に図５（ａ）に示されるように、両ポールピース１６・１７の両磁極１６ａ・１７ａの間の部分が通過する時に、同極の両磁極１６ａ・１７ａによる大きな磁束が生じ、それにより図５（ｂ）の実線で示されるように図５（ａ）よりは大きな波形が生じる。なお、この波形は正側に生じる。そして図６（ａ）に示されるように他方のポールピース１７ａが通り過ぎることにより、図６（ｂ）の実線で示されるように図４（ｂ）と同様の負の波形が生じる。
【００１６】
このようにして構成された制御装置において通常運転時にあっては、イグニッションコイル１５ｇに上記と同様の電圧波形が発生し、上記した回転速度演算回路１５ｄによる点火時期のタイミングでＣＤＩ回路１５ｆによりイグニッションコイル１５ｇから点火プラグ５に高電圧が印加されて点火プラグ５が放電する。それにより、通常の運転を行うことができる。
【００１７】
例えば汎用小型エンジンが用いられる草刈り機などにあっては８５００ｒｐｍ程度の定回転速度で運転することができるが、そのようなエンジンにあっては無負荷時には概ね１２０００ｒｐｍにまで達し得る。そのため、背景技術で述べたように自己着火が発生すると点火時期での制御ができなくなって暴走するため、１４０００〜１５０００ｒｐｍ位まで上昇してしまう虞がある。そのような高回転速度で運転し続けると、エンジンの焼き付きや破損が生じてしまう。
【００１８】
それに対して本発明では、まずエンジン１の回転速度を監視し、所定の回転速度（例えば１１０００ｒｐｍ）が検出されたらソレノイドバルブ１３の開弁制御を行って、通常運転用とは別個のガソリンを図示例では連通管１２を介して吸気管３に供給し、それによりシリンダ２ａ内の温度を冷却してホットスポットの発生を防止する。回転速度の監視は、例えば鉄心にコイルを巻装してなる回転センサ２１により磁極１６ａ・１７ａの通過を検出し、回転速度演算回路１５ｄで回転速度を算出することで可能である。
【００１９】
図７に示されるように、発電コイル１５ａでは上記したように１回転毎に電圧波形が生じており、整流回路１５ｂにより正の波形に整流されたものがパワー素子１５ｃに出力されるようになっている。そして、例えば図７のタイミングＴ１で上記所定の回転速度以上になったことが検出されたら、回転速度演算回路１５ｄからパワー素子１５ｃにオン信号が出力され、それにより発電コイル１５ａの発電のタイミングで、発電による電圧がパワー素子１５ｃを介してソレノイドバルブ１３に印加されてソレノイドバルブ１３が駆動（開弁）される。
【００２０】
また、発電コイル１５ａの発電時期が図７に示されるように吸入ポート２ｂの負圧の発生時期（シリンダ２ａ内への混合ガス吸入期間）と同期するように、発電コイル１５ａの位置が設定されている。吸入ポート２ｂの開口経緯は図４〜図６の各（ａ）に示されたようになる。このようにすることにより、発電した分を一旦充電しておくというような充電手段を何等設けることなく、混合ガスの吸入時期に合わせてソレノイドバルブ１３を適切に開弁させることができるため、本装置を安価に提供し得る。
【００２１】
なお、上記所定の回転速度の設定にあっては、例として１１０００ｒｐｍとしたが、上記例のように無負荷時１２０００ｒｐｍまで回転可能なエンジンであれば、設定を１０５００〜１１５００ｒｐｍの範囲を目安に設定すれば良く、そのように使用時定回転速度を超えかつ無負荷時上限回転速度以下の適当な回転速度に設定することにより、無負荷時の運転を安心して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明が適用された２サイクルエンジンの概略を示す模式図である。
【図２】発電制御ユニットを示す模式図である。
【図３】発電制御ユニットの構成を示すブロック図である。
【図４】（ａ）は発電コイルと磁石との初期の位置関係を示す図であり、（ｂ）はその時の発電波形を示す説明図である。
【図５】（ａ）は発電コイルと磁石との中期の位置関係を示す図であり、（ｂ）はその時の発電波形を示す説明図である。
【図６】（ａ）は発電コイルと磁石との後期の位置関係を示す図であり、（ｂ）はその時の発電波形を示す説明図である。
【図７】ソレノイドバルブの開弁要領を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００２３】
１  エンジン
２ａ  シリンダ、２ｂ  吸入ポート
３  吸気管
７  クランク軸
８  スロットルバルブ
１１  燃料溜まり
１２  連通管
１３  ソレノイドバルブ
１４  フライホイール
１５  発電制御ユニット
１５ａ  発電コイル、１５ｂ  整流回路、１５ｄ  回転速度演算回路
１６・１７  ポールピース、１６ａ・１６ｂ  磁極
１８  磁石
２１  回転センサ
【図１】
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【図２】
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【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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