(57)【要約】【課題】デッドソーク後におけるエンジンの再始動性を向上する。【解決手段】エンジンは、クランク軸を回転自在に支持するクランクケースと、クランク軸を回転するピストンが組み込まれ燃焼室を区画するシリンダと、燃焼室に供給された混合気を点火する点火プラグとを有する。クランク軸のクランク角度はクランク角センサ５１により検出され、エンジンの温度は温度センサ５３により検出される。点火制御部５４は、クランク軸の回転が停止され、エンジンの温度がエンジンの定常作動温度よりも高い温度のもとでエンジンが始動されるときに、点火プラグ１９に点火信号を複数回出力する。【選択図】図３
2017150329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸を回転自在に支持するクランクケースと、前記クランク軸を回転するピストンが組み込まれ燃焼室を区画するシリンダと、前記燃焼室に供給された混合気を点火する点火プラグとを備えたエンジンの点火制御装置であって、
前記クランク軸のクランク角度を検出するクランク角センサと、
前記エンジンの温度を検出する温度センサと、
前記クランク軸の回転が停止され、エンジンの温度がエンジンの定常作動温度よりも高い温度のもとでエンジンが始動されるときに、前記点火プラグに点火信号を複数回出力する点火制御部と、
を有するエンジンの点火制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンの点火制御装置において、前記クランク角センサからの信号に基づいてエンジン回転数が所定回転数以下のときに、前記点火プラグに点火信号を複数回出力するエンジンの点火制御装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のエンジンの点火制御装置において、エンジンが始動されるときに、エンジン温度が前記定常作動温度よりも高い温度であって、エンジン回転数が所定回転数以下のときに、前記点火プラグに点火信号を２回出力するエンジンの点火制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジンの点火制御装置において、前記クランク軸を手動操作により始動させるリコイルスタータを有するエンジンの点火制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンジンの点火制御装置において、前記クランク軸により回転駆動される発電体を有するエンジンの点火制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガソリンエンジン等の火花点火エンジンにおけるエンジン始動時の点火制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電機等のように火花点火エンジンを備えた汎用エンジンにおいては、エンジンを始動させるためのリコイルスタータを有し、作業者がリコイルロープを引き操作することによりエンジンが始動される。リコイルロープが操作されると、クランク軸が回転駆動され、点火プラグにより燃焼室内の混合気は点火される。点火プラグの点火時期は、クランク角センサからの信号に基づいて制御される。点火プラグによる点火動作は、点火行程において１回行われるのが通常である。
【０００３】
エンジンの始動時に燃焼室内の混合気が不均一となると、混合気が点火されない場合がある。特許文献１には、エンジン回転数が１４００ｒｐｍ以下の場合には、同一気筒に点火プラグを、複数回点灯動作するようにした内燃機関の点火時期制御装置が記載されている。特許文献２には、エンジン始動時、特に冷態始動時には初爆発生に時間がかかることから、気筒が上死点に達する毎に上死点の前後で複数回点の点火処理を行うようにした始動時多点火制御方法が記載されている。特許文献３には、冷間時の始動性を向上させるために、エンジンのクランキング時にエンジン回転数が着火可能な回転数となるまで点火プラグの点火回数を増大させるようにしたエンジンの点火制御装置が記載されている。
【０００４】
また、特許文献４には、エンジンが低回転低負荷時におけるエンジン回転安定性を図るために、エンジン負荷とエンジン回転数とに基づいて、点火プラグを複数回点火するようにしたエンジンの点火時期制御装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平２−７４５７３号公報
【特許文献２】特開平２−２０７１８０号公報
【特許文献３】実開昭６１−２０２６８２号公報
【特許文献４】特開平２−１４６２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１〜３には、エンジン始動時の回転数が所定値以下の場合や、エンジンが常温状態に冷却されているときにエンジンを始動させる場合には、点火プラグを複数回点火するようにした技術が記載されている。しかしながら、エンジンが暖機状態で停止されてエンジンが冷却される前にエンジンが再始動されるとき、つまりデッドソークの状態で再始動されるときには、エンジンのシリンダやクランクケース等の筐体の温度が上昇するために、再始動性が悪いという問題点がある。
【０００７】
特に、リコイルスタータによりエンジンを始動させるようにしたエンジン発電機等の汎用エンジンにおいては、エンジンが暖機状態で停止された後に、再始動させることが多く、デッドソーク後の再始動性を向上させることが好ましい。
【０００８】
本発明の目的は、デッドソーク後におけるエンジンの再始動性を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のエンジンの点火制御装置は、クランク軸を回転自在に支持するクランクケースと、前記クランク軸を回転するピストンが組み込まれ燃焼室を区画するシリンダと、前記燃焼室に供給された混合気を点火する点火プラグとを備えたエンジンの点火制御装置であって、前記クランク軸のクランク角度を検出するクランク角センサと、前記エンジンの温度を検出する温度センサと、前記クランク軸の回転が停止され、エンジンの温度がエンジンの定常作動温度よりも高い温度のもとでエンジンが始動されるときに、前記点火プラグに点火信号を複数回出力する点火制御部と、を有する。
【発明の効果】
【００１０】
エンジンの温度が定常作動温度よりも高い状態のもとでエンジンが始動されるときには、点火プラグは複数回点火されるので、エンジンを確実に再始動させることができ、デッドソーク後のエンジンの再始動性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施の形態であるエンジンの点火制御装置を備えたエンジン発電機を示す概略図である。
【図２】図１におけるエンジン部分を示す断面図である。
【図３】点火プラグを点火制御するための点火制御装置を示すブロック図である。
【図４】クランク軸回転方向に対するクランク角センサの検出位置と、点火プラグの点火位置を示す線図である。
【図５】（Ａ）はデッドソーク時のエンジン始動時におけるイグニッションコイルへ出力される点火信号を示す線図であり、（Ｂ）は定常状態時のエンジン始動時におけるイグニッションコイルへ出力される点火信号を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１および図２に示されるエンジン発電機１０は、クランク軸１１を回転自在に支持するクランクケース１２と、クランクケース１２に取り付けられるシリンダ１３とを有する。シリンダ１３にはピストン１４が往復動自在に組み込まれ、ピストン１４はコネクティングロッド１５によりクランク軸１１に連結され、ピストン１４の直線往復動によりクランク軸１１が回転駆動される。
【００１３】
シリンダ１３にはシリンダヘッド１６が取り付けられ、シリンダヘッド１６にはロッカカバー１７が取り付けられる。シリンダ１３とシリンダヘッド１６とにより燃焼室１８が区画され、燃焼室１８に供給された混合気を点火するために点火プラグ１９がシリンダヘッド１６に設けられている。クランクケース１２とシリンダ１３とシリンダヘッド１６とにより、エンジン筐体２０が形成される。
【００１４】
シリンダヘッド１６には、図２に示されるように、吸気ポート２１と排気ポート２２が形成されており、吸気ポート２１を開閉する吸気弁２３と、排気ポート２２を開閉する排気弁２４とがシリンダヘッド１６に装着される。吸気弁２３と排気弁２４とをクランク軸１１の回転に同期して開閉駆動するために、図１に示されるように、シリンダヘッド１６に回転自在に装着されたカムシャフト２５には、従動側回転体としてのスプロケット２６が固定される。クランク軸１１には駆動側回転体としてのスプロケット２７が固定され、これらのスプロケット２６，２７には動力伝達要素としてのチェーン２８が掛け渡される。
【００１５】
シリンダヘッド１６には、図２に示されるように、ロッカシャフト３１，３２が回動自在に装着される。ロッカシャフト３１に設けられたロッカアーム３３により吸気弁２３が開閉駆動され、ロッカシャフト３２に設けられたロッカアーム３４により排気弁２４が開閉駆動される。クランクケース１２内には潤滑油Ｌが収容されており、潤滑油Ｌは、軸受部等の摺動部に図示しないポンプにより供給される。
【００１６】
図１に示されるように、クランク軸１１には回転体３５が取り付けられており、クランク軸１１が回転すると、回転体３５は回転駆動される。クランク軸１１を回転させてエンジンを手動操作により始動させるために、クランクケース１２の外側にはリコイルスタータ３６が設けられている。リコイルスタータ３６は、リコイルプーリ３７を有し、リコイルプーリ３７は、クランクケース１２に固定されたブラケット３８に回転自在に装着されている。リコイルプーリ３７の外周部にはリコイルロープ３９が巻き付けられている。リコイルロープ３９を引き出してリコイルプーリ３７を回転させると、回転体３５に設けられた噛み合い部材４１に向けて、リコイルプーリ３７に設けられた図示しない係合部材が遠心力により突出して、係合部材が噛み合い部材４１に係合する。これにより、リコイルプーリ３７の回転がクランク軸１１に伝達されて、エンジンを手動操作により始動させることができる。
【００１７】
エンジン発電機１０としては、リコイルスタータ３６に加えてスタータモータを備えた形態がある。そのような形態のエンジン発電機においては、エンジン始動時にはバッテリから供給される電力によりスタータモータが駆動されて、ステータモータによりクランク軸１１が回転駆動されてエンジンが始動される。バッテリの充電不足によってエンジンをスタータモータにより始動させることができないときには、リコイルスタータ３６によりエンジンを始動させることができる。
【００１８】
回転体３５には冷却ファン４２が設けられており、エンジンが駆動されると、冷却ファン４２により冷却風が生成され、クランクケース１２を含めてエンジン筐体２０には冷却風が吹き付けられてエンジンは冷却される。
【００１９】
クランク軸１１には発電体４３が取り付けられており、発電体４３は回転体３５に設けられたロータ４４と、ロータ４４の内側にカバー４５により固定されるステータ４６とを備えている。ロータ４４はマグネット４７を有し、ステータ４６は鉄心に巻き付けられたコイル４８を有している。クランク軸１１によりロータ４４が回転駆動されると、発電体４３により発生した電力が外部負荷に供給される。発電体４３は冷却ファン４２により生成される冷却風により冷却される。
【００２０】
クランク軸１１のクランク角度を検出するために、クランク角センサ５１がカバー４５に設けられ、クランク角センサ５１を作動させる突起部５２が回転体３５の外周面に１つ設けられている。クランク角センサ５１はパルサーコイルにより形成されており、突起部５２がクランク角センサ５１の前方に対向する位置となると、クランク角センサ５１は検出信号を出力する。突起部５２は、ピストン１４の上死点よりも手前の所定の基準角度の位置に設けられており、突起部５２がクランク角センサ５１を通過すると、検出信号を出力する。このクランク角センサ５１からの検出信号に基づいて、ピストン１４が上死点の手前の所定の目標点火角度の位置で点火プラグ１９に点火信号が送られる。突起部５２は、ピストン１４の上死点に対して、例えば、−１４５度、つまりクランク軸１１の回転方向１４５度手前の位置に対応して設けられており、クランク角センサ５１はピストン１４が目標点火角度の位置になると検出信号を出力する。
【００２１】
図２に示されるように、エンジン筐体２０を構成するクランクケース１２には、温度センサ５３が設けられており、温度センサ５３によりエンジン温度としてクランクケース１２の温度が検出される。
【００２２】
エンジンにより発電体４３が駆動されているときには、冷却ファン４２により生成される冷却風によってエンジン筐体２０および発電体４３は、所定の定常作動温度に冷却される。エンジンが停止されると、エンジン筐体２０を構成するクランクケース１２には冷却風が吹き付けられなくなる。クランクケース１２内には潤滑油Ｌが収容されており、潤滑油Ｌはエンジン作動時に加熱されている。加熱された潤滑油Ｌは熱容量を有しており、エンジンが停止されても、潤滑油Ｌの熱がエンジン筐体２０に伝達されて、クランクケース１２等のエンジン筐体２０の温度つまりエンジン温度は、エンジンが作動されていた定常作動温度よりも高くなる。
【００２３】
このように、クランクケース１２が定常作動温度よりも高い状態、つまりデッドソークのもとで、リコイルスタータ３６が操作されてエンジンが再始動されると、円滑にエンジンを再始動させることができないことがある。そこで、エンジンが停止されてクランク軸１１の回転が停止された状態であって、エンジン筐体２０が所定の定常作動温度よりも高い温度のもとで再始動されるときには、点火プラグ１９を２回点火させるようにする。図示するエンジン発電機１０においては、２回点火させるようにしているが、複数回であれば、３回あるいはそれ以上の回数点火させるようにしても良い。
【００２４】
図３は点火制御装置を示すブロック図である。点火制御装置は、クランク角センサ５１と、温度センサ５３の信号が入力される点火制御部５４を有している。点火制御部５４はイグニッションコイル５５に一次側の点火信号を出力し、イグニッションコイル５５から点火プラグ１９に二次側電圧の点火信号が出力される。点火制御部５４は、マイクロプロセッサとメモリとを有し、マイクロプロセッサは、クランク角センサ５１と温度センサ５３からの信号に基づいてイグニッションコイル５５に送られる一次側の点火信号を演算する。メモリには、制御プログラムやマップデータ等が格納される。
【００２５】
エンジンを始動させるために、リコイルロープ３９が引き操作されると、突起部５２がクランク角センサ５１の前方を一度通過してから再度通過するまでの時間により、クランク軸１１の回転速度が点火制御部５４により演算される。クランク軸１１の回転数つまりエンジン回転数が所定回転数、例えば１０００ｒｐｍ以下であって、温度センサ５３の検出温度が定常作動温度よりも高いと判定されたときには、点火プラグ１９には点火制御部５４から点火信号が２回出力される。これにより、デッドソーク後のエンジン発電機の再始動性を向上させることができる。ただし、点火信号を３回あるいはそれ以上の複数回出力するようにしても良い。エンジンが始動された後には、点火制御部５４は点火プラグ１９には１回の点火信号が出力される。
【００２６】
図４は、クランク軸１１の回転方向に対するクランク角センサ５１の検出位置と、点火プラグ１９の点火位置を示す線図である。図５（Ａ）はデッドソーク時のエンジン始動時におけるイグニッションコイルへ出力される点火信号を示す線図であり、図５（Ｂ）は定常状態時のエンジン始動時におけるイグニッションコイルへ出力される点火信号を示す線図である。
【００２７】
クランク角センサ５１が突起部５２を検出する基準位置は、図４に示すように、クランク軸の回転方向を矢印で示す時計方向とすると、Ｄ点で示されている。この基準位置Ｄはピストン１４の上死点（ＴＤＣ）に対して、−θの基準角度の位置に設定されている。この角度としては、上述のように、例えば−１４５度に設定される。エンジン温度が定常作動温度よりも高いときには、ピストンが上死点（ＴＤＣ）に到達する前に、図５（Ａ）に示されるように、イグニッションコイル５５に点火制御部５４から点火信号が２回出力される。これにより、点火プラグ１９は、Ｅ１，Ｅ２で示すように、２回点火される。これに対して、エンジンが始動された後においては、図５（Ｂ）に示されるように、イグニッションコイル５５に点火制御部５４から点火信号が１回出力される。これにより、図４においてＥ１で示されるタイミングで１回のみ点火プラグ１９が点火される。
【００２８】
ただし、エンジンが始動された後における点火信号の出力タイミングＥを基準として、エンジン始動時において２回点火する場合における点火タイミングＥ１，Ｅ２を、図５（Ｂ）に示されるタイミングＥの前後に点火させるようにしても良い。
【００２９】
図１に示したエンジン発電機において、デッドソーク時にエンジンを再始動させた実験によれば、点火プラグ１９を１回点火させる場合に比して、２回点火させることにより、エンジンを始動させる際のリコイルスタータ３６の操作回数は、約１／２となり、デッドソーク後におけるエンジンの再始動性が大幅に向上した。
【００３０】
上述のように、エンジン温度が定常作動温度よりも高い温度であって、エンジン回転数が、例えば１０００ｒｐｍ以下の所定回転数以下のときに、点火プラグ１９に点火信号を２回出力するようにしているが、温度条件のみによって点火プラグ１９を２回点火させるようにしても良い。温度条件に加えて、始動時のクランク軸１１の回転速度が上述した回転数よりも低いときに２回点火させるようにすると、エンジンの再始動をより円滑に行うことができる。
【００３１】
上述のように、温度センサ５３はクランクケース１２の温度を検出するようにしているが、エンジン筐体２０の温度つまりエンジン温度としては、シリンダ１３やシリンダヘッド１６の温度を検出するようにしても良い。
【００３２】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、図１および図２は、エンジン発電機を示しているが、火花点火エンジンであれば、刈払機等の他の汎用エンジンにも、この発明を適用することができる。また、エンジンとしては４ストロークエンジンに限られることなく、２ストロークエンジンにもこの発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１０    エンジン発電機
１１    クランク軸
１２    クランクケース
１３    シリンダ
１６    シリンダヘッド
１８    燃焼室
１９    点火プラグ
２０    エンジン筐体
３５    回転体
３６    リコイルスタータ
３７    リコイルプーリ
３９    リコイルロープ
４３    発電体
４４    ロータ
４６    ステータ
５１    クランク角センサ
５２    突起部
５３    温度センサ
５４    点火制御部
５５    イグニッションコイル
【図１】
2017150329.tif 000003
【図２】
2017150329.tif 000004
【図３】
2017150329.tif 000005
【図４】
2017150329.tif 000006
【図５】
2017150329.tif 000007