(57)【要約】【課題】汎用エンジンのエンジン停止装置の耐久性を向上する。【解決手段】エンジン停止装置５１は、クランク軸を回転自在に支持するクランクケース１８と、ピストンが往復動自在に組み込まれるシリンダとからなるエンジンユニット１１を備え、クランク軸により被駆動機器を回転駆動する汎用エンジンに使用される。エンジンユニット１１は支持フレーム１３に装着される。エンジン停止装置５１は、エンジンユニット１１からこの周囲環境に排出される排気ガスを検知するガスセンサと、ガスセンサにより検知されたガス濃度が閾値を超えたときにエンジンユニット１１を停止させるエンジン停止回路とを有し、支持フレーム１３に装着される。【選択図】図１
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【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駆動するピストンが往復動自在に組み込まれるシリンダとからなるエンジンユニットを備え、前記クランク軸により被駆動機器を回転駆動する汎用エンジンのエンジン停止装置であって、
前記エンジンユニットを弾性部材を介して支持する支持フレームと、
前記支持フレームに装着され、前記エンジンユニットから前記エンジンユニットの周囲環境に排出される排気ガスを検知するガスセンサと、
前記ガスセンサにより検知されたガス濃度に基づいて前記エンジンユニットを停止させるエンジン停止回路と、
を有する汎用エンジンのエンジン停止装置。
【請求項２】
請求項１記載の汎用エンジンのエンジン停止装置において、前記クランク軸に連結される発電体を前記支持フレームに装着した、汎用エンジンのエンジン停止装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の汎用エンジンのエンジン停止装置において、前記エンジン停止回路を前記支持フレームに装着した、汎用エンジンのエンジン停止装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の汎用エンジンのエンジン停止装置において、前記エンジンユニットを停止させるときに、警告灯または警告音声の少なくともいずれかにより周囲に警告を発生する警告部材を有する汎用エンジンのエンジン停止装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の汎用エンジンのエンジン停止装置において、前記ガスセンサは、周囲環境のＣＯガス、ＨＣガス、ＮＯｘガスの少なくともいずれかを検出する、汎用エンジンのエンジン停止装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の汎用エンジンのエンジン停止装置において、点火プラグに点火エネルギーを出力する点火制御ユニットと停止スイッチとを接続する接続部に、前記エンジン停止回路のリード線を接続し、前記エンジン停止回路はエンジン停止時に前記点火制御ユニットをアース接続する、汎用エンジンのエンジン停止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電体等の被駆動機器を駆動するための汎用エンジンを作業環境に応じて停止させる汎用エンジンのエンジン停止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電体を駆動したり、ポンプを駆動したりするために汎用エンジンが使用されている。汎用エンジンとしては特許文献１に記載されるエンジンユニットがある。この汎用エンジンは、シリンダボア軸線がクランクケースに傾斜して取り付けられる傾斜型であり、エンジンユニットの高さを抑制することができる。外部に突出したクランク軸に発電体を連結すると、汎用エンジンにより発電することができる。
【０００３】
特許文献２には、防音型のエンジン発電機として使用することができる汎用エンジンが記載されている。この汎用エンジンが発電機として使用されるときには、エンジンユニットに発電体を連結した状態で防音ケースに収容される。一方、エンジンユニットを防音ケースから取り出した状態として、クランク軸に油圧ポンプやコンプレッサ等の被駆動機器を連結すると、これらの被駆動機器を駆動することができる。さらに、特許文献３には、駆動源であるエンジンユニットと発電体とが一体化された発電ユニットを支持フレーム内に組み込むようにしたエンジン発電機が記載されている。このような汎用エンジンが屋内等のように換気不良の環境の中で使用されると、エンジンから排出される排気ガスがエンジンの周囲雰囲気に滞留ることが想定される。
【０００４】
特許文献４には、エンジン周囲の雰囲気を形成するガスの濃度を検出するガスセンサを備えたエンジンの非常停止装置が記載されており、ガスセンサの出力が設定値を超えたときにはエンジンを停止させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２２０００９号公報
【特許文献２】特開２００２−１８０８４３号公報
【特許文献３】特開２００２−３６４３５９号公報
【特許文献４】実開平３−５９４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献４に記載されたエンジンの非常停止装置においては、ガスセンサがエンジンの点火回路に接続されてエンジンに取り付けられている。このため、ガスセンサにはエンジン振動が直接伝搬される。ガスセンサは振動に弱く、従来のように、ガスセンサをエンジンに直接取り付けると、ガスセンサの耐久性が低下してしまうという問題点がある。
【０００７】
本発明の目的は、エンジン停止装置の耐久性を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の汎用エンジンのエンジン停止装置は、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駆動するピストンが往復動自在に組み込まれるシリンダとからなるエンジンユニットを備え、前記クランク軸により被駆動機器を回転駆動する汎用エンジンのエンジン停止装置であって、前記エンジンユニットを弾性部材を介して支持する支持フレームと、前記支持フレームに装着され、前記エンジンユニットから前記エンジンユニットの周囲環境に排出される排気ガスを検知するガスセンサと、前記ガスセンサにより検知されたガス濃度に基づいて前記エンジンユニットを停止させるエンジン停止回路と、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
エンジンユニットは支持フレームに弾性部材を介して支持され、ガスセンサが支持フレームに装着されており、エンジン振動がガスセンサに伝搬されることが抑制される。汎用エンジンが換気不良の環境で使用され、エンジンからの排出ガスがエンジン周囲に滞留すると、排出ガスに含まれる大気汚染物質のガスはガスセンサにより検知され、ガスの濃度が閾値を超えると、エンジンが停止される。これにより、エンジン周囲の作業環境が悪化することが抑制される。ガスセンサに加わるエンジン振動が抑制されるので、振動に弱いガスセンサを使用しても、エンジン停止装置の耐久性を向上させることができる。エンジン停止装置としては、ガスセンサのみを支持フレームに装着する形態と、ガスセンサとエンジン停止回路とを支持フレームに装着する形態とがある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】汎用エンジンの一例であるエンジン発電機を正面から見た斜視図である。
【図２】図１に示された発電体の右側面図である。
【図３】図１に示されたエンジンユニットと発電体を示す概略図である。
【図４】エンジン停止装置の制御回路を示すブロック図である。
【図５】ＣＯセンサを備えた汎用エンジンにおける周囲のＣＯガス濃度の変化を示すガス濃度の特性線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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に示されるように、汎用エンジンの一例としてのエンジン発電機１０は、エンジンユニット１１と発電体１２とを有し、これらは支持フレーム１３に装着される。支持フレーム１３は、それぞれほぼ四辺形の正面側の枠体１３ａと背面側の枠体１３ｂとを備えており、両方の枠体１３ａ，１３ｂの底辺部は連結棒材１４ａ、１４ｂにより連結され、左右の側辺部の上端は連結棒材１４ｃにより連結される。枠体１３ａ，１３ｂを有する支持フレーム１３は、全体的にほぼ直方体形状となっており、エンジンユニット１１と発電体１２は、支持フレーム１３の内部に装着される。
【００１２】
エンジンユニット１１は弾性部材であるラバーマウントつまり防振ゴム１５ａを介して支持フレーム１３の連結棒材１４ａに支持され、発電体１２は同様に防振ゴム１５ｂを介して支持フレーム１３の連結棒材１４ｂに支持される。防振ゴム１５ｂは、図２に示されるように、連結棒材１４ｂの前後に設けられており、防振ゴム１５ａも同様に連結棒材１４ａの前後に設けられている。正面側の枠体１３ａには、操作パネル１６が装着されており、発電された電力を出力するためのコンセント、オンオフスイッチ等が操作パネル１６に設けられている。このエンジン発電機１０においては、操作パネル１６が装着された枠体１３ａ側を正面とする。
【００１３】
エンジンユニット１１は、図３に示されるように、クランク軸１７を回転自在に支持するクランクケース１８を有し、クランクケース１８にはシリンダ２１が取り付けられる。シリンダ２１にはピストン２２が往復動自在に組み込まれ、ピストン２２はコネクティングロッド２３によりクランク軸１７に連結され、ピストン２２の往復動によりクランク軸１７はコネクティングロッド２３を介して回転駆動される。シリンダヘッド２４がシリンダ２１に装着され、シリンダヘッド２４とピストン２２とによりシリンダ２１の頂部には燃焼室２５が区画される。
【００１４】
エンジンユニット１１は空冷４サイクルのエンジンであり、シリンダヘッド２４には、図示しない吸気ポートと排気ポートが設けられ、さらに、吸気ポートから燃焼室２５に供給された混合気を点火するための点火プラグ２６がシリンダヘッド２４に設けられる。吸気ポートを開閉する図示しない吸気弁と、排気ポートを開閉する図示しない排気弁がシリンダヘッド２４に設けられ、これらを開閉駆動するための動弁機構２７がシリンダヘッド２４に装着される。動弁機構２７は、クランク軸１７に設けられたスプロケット２８に掛け渡されるタイミングチェーン２９により駆動される。
【００１５】
エンジンユニット１１にはファンカバー３０が装着され、クランク軸１７により回転駆動される冷却ファン３１がファンカバー３０の内部に設けられている。ファンカバー３０にはスリットからなる空気導入口３０ａが設けられ、冷却ファン３１により外気が導入されてシリンダ２１やクランクケース１８に吹き付けられる冷却風が生成される。
【００１６】
エンジンを始動させるために、リコイルスタータ３２がファンカバー３０の内部に装着される。リコイルスタータ３２はリコイルプーリ３３を有し、リコイルプーリ３３はファンカバー３０に回転自在に装着される。リコイルプーリ３３の外周部にはリコイルロープ３４が巻き付けられており、リコイルロープ３４を引き出してリコイルプーリ３３を回転させると、クランク軸１７に設けられた噛み合い部材３５に向けて、リコイルプーリ３３に設けられた図示しない係合部材が摺動抵抗により突出する。係合部材が噛み合い部材３５に係合すると、リコイルプーリ３３の回転がクランク軸１７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。リコイルスタータ３２には、冷却ファン３１により生成される冷却風が通過する図示しない空気通過孔が設けられている。
【００１７】
エンジンユニット１１は、図３においては上下方向に延びて示されているが、傾斜型であり、シリンダ２１のシリンダボア軸線はクランクケース１８に傾斜して取り付けられる。したがって、クランクケース１８は正面側の枠体１３ａ側に配置され、シリンダヘッド２４は背面側の枠体１３ｂ側に配置され、エンジンユニット１１は上端部が支持フレーム１３の背面側となるように傾斜している。
【００１８】
発電体１２は、ロータ軸３６に設けられたロータ３７と、ロータ３７の外側に配置されるステータ３８とを備え、ステータ３８は発電体カバー３９に固定される。発電体カバー３９は、防振ゴム１５ｂを介して連結棒材１４ｂに固定される。ロータ軸３６は中空軸であり、中空孔に挿入されるスルーボルト４０によりクランク軸１７に連結される。ロータ３７はマグネットを有し、ステータ３８は鉄心に巻き付けられるコイルを有し、この発電体１２はインナーロータ型である。
【００１９】
エンジン発電機１０としては、外部に交流を出力するタイプと、直流を出力するタイプと、交流と直流のいずれかを選択して出力するタイプとがある。例えば、溶接機に直流を供給する場合には整流ユニットがエンジン発電機１０に設けられる。また、発電体１２に代えて、清水ポンプや油圧ポンプをクランク軸１７に連結すると、図１に示した汎用エンジンは、エンジンポンプとして使用される。
【００２０】
冷却ファン４１がロータ軸３６に設けられ、冷却ファン４１はファンカバー４２により覆われている。発電体カバー３９の端壁には空気導入口４３が設けられ、ファンカバー４２には空気吐出口４４が設けられている。クランク軸１７が駆動され、ロータ軸３６が回転駆動されると、冷却ファン４１により空気導入口４３から空気吐出口４４に向けて流れる冷却風が生成され、冷却風はロータ３７とステータ３８を冷却し、空気吐出口４４から排出される。
【００２１】
エンジンが始動されると、図１に示されるエアクリーナ４５により清浄化された外気と、燃料タンク４６内の燃料との混合気が吸気ポートから燃焼室２５内に供給される。供給された混合気は、点火プラグ２６により点火されて燃焼される。燃焼ガスは、マフラーにより消音されて外部に排気される。点火プラグ２６は、マグネト式の点火制御ユニットによりピストン２２の移動に合わせて所定のタイミングで点火される。点火制御ユニットは一次コイルおよび二次コイルからなるイグニッションコイルと、点火時期を制御するイグナイタとを有している。クランク軸１７に設けられたフライホイール４７には磁石が設けられ、イグニッションコイルの鉄心を通じて磁束が導かれることで一次コイルに電流が起電され、所定のタイミングで当該一次電流を遮断することで二次コイルに高電圧を誘起し点火プラグ２６に高電圧を導く。
【００２２】
エンジン発電機１０としては、リコイルスタータ３２に代えて、スタータモータを始動機構として備えた形態がある。さらに、リコイルスタータ３２とスタータモータとを始動機構として備えた形態があり、この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１７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３２によりエンジンを始動させることができる。
【００２３】
排気ガスには、環境悪化物質であるＣＯ，ＨＣ，ＮＯxが含まれており、エンジン発電機が屋内等のように換気不良の環境の中で使用されると、エンジンから排出される排気ガスがエンジン発電機の周囲雰囲気に滞留し、エンジン周囲の作業環境の悪化を招くことになる。
【００２４】
そこで、図１に示されるように、支持フレーム１３の連結棒材１４ｃには換気不良を検知することにより、換気不良のときにはエンジンを停止させるエンジン停止装置５１が設けられる。
【００２５】
図４は、エンジン停止装置５１の制御回路を示すブロック図である。エンジン停止装置５１は、エンジンユニット１１の周囲環境に排出された排気ガスを検知するガスセンサ５２を有し、ガスセンサ５２の検知信号はガス濃度判定回路５３に送られる。ガス濃度判定回路５３は、ガスセンサ５２により検知されたガス濃度が閾値を超えたか否かを判定し、閾値を超えたときには警報回路５４に警告信号を出力する。警報回路５４は、ガス濃度判定回路５３からの警告信号に基づいて、警告灯５５と警告ブザー５６を作動させ、エンジン停止回路へのエンジン停止信号を発報する。警告灯５５は光によりエンジンユニット１１の周囲の作業者に換気不良を点灯表示し、警告ブザー５６は警告音により作業者に換気不良を警告する。警告音に代えて、換気不良を音声により警告する形態としても良い。警告を作業者に報知する警告部材としては、上述のように、警告灯５５により点灯表示する手段と、警告ブザー５６により音声警告する手段とが用いられているが、警告灯または警告音声の少なくともいずれか一方により周囲に警告を発生させるようにしても良い。
【００２６】
ガス濃度が閾値を超えたときには、警報回路５４はエンジン停止回路５７に信号を出力する。エンジン停止回路５７により点火制御ユニット５８の作動が停止される。点火制御ユニット５８は、一次コイル６０ａおよび二次コイル６０ｂからなるイグニッションコイルと、点火時期を制御するイグナイタ５８ａとを有し、所定のタイミングで二次コイル６０ｂから点火プラグ２６に高電圧の点火エネルギーつまり点火電圧を導く。
【００２７】
点火制御ユニット５８の一次コイル６０ａのコイル端、二次コイル６０ｂのコイル端、イグナイタ５８ａの接続点には接続部としてのギボシ端子５９により停止線６１が接続され、停止線６１には停止スイッチつまりストップスイッチ６２が設けられている。エンジンを駆動させるときには、図４に示されるように、作業者によりストップスイッチ６２の接点開の位置に操作されて、停止線６１は接点開つまりアースされない状態になる。一方、作業者がエンジンを停止させるときには、ストップスイッチ６２が作業者により接点閉位置に操作される。ストップスイッチ６２が接点閉位置に操作されると、一次コイル両端がアース接続されて、一次電流が無くなることで点火プラグ２６への電圧供給が停止され、エンジンが停止される。
【００２８】
ギボシ端子５９は、点火制御ユニット５８のイグナイタに接続されたリード線６３の端子が接続される基端部と、停止線６１が接続される１つの接続端部と、エンジン停止回路５７のリード線６４が接続される他の１つの接続端部とを有している。エンジン停止回路５７に警報回路５４から警告信号が出力されるエンジン停止時に、エンジン停止回路５７は点火制御ユニット５８をアース接続し、エンジンが停止される。
【００２９】
ガスセンサ５２を備えたエンジン停止装置５１は、図１に示されるように、収納ケース５１ａの内部に組み込まれており、支持フレーム１３に装着される。ガスセンサ５２を含みエンジン停止装置５１を構成する電子制御機器は、振動に弱いが、エンジン停止装置５１を収納ケース５１ａ内に組み込んで、エンジンユニット１１に装着することなく、支持フレーム１３に装着したので、エンジン停止装置５１には強いエンジン振動が伝達されなくなり、電子制御機器の耐久性を高めることができる。尚、エンジン停止回路５７は耐振動性を有する構造が確立されているので、別ユニットとしてエンジンに装着しても良い。つまり、エンジン停止回路５７を別体としてエンジンなど支持フレーム１３以外の場所に設置しても良い。
【００３０】
エンジン停止装置５１は、市販されている汎用エンジンに対して後付けすることができる。そのときには、停止線６１が接続されているギボシ端子５９にエンジン停止回路５７のリード線６４を接続し、エンジン停止回路５７のアースをエンジンアースに接続することにより、既存の汎用エンジンにエンジン停止装置５１を容易に取り付けることができる。接続部としては、ギボシ端子５９に代えて、２つの接続端部を備えた着脱式の接続部やカシメ式の圧着端子を用いても良い。アース接続は丸型端子を用いる。
【００３１】
排気ガスを検知するためのガスセンサには、半導体式、接触燃焼式、電気化学式等がある。半導体式は、半導体の表面にガスが吸着されることによって半導体の電気抵抗が減少することでガス濃度を検知する形態である。接触燃焼式は、電流を流している白金線にガスが接触すると微小な燃焼を起こして白金線の電気抵抗が増加することでガス濃度を検知する形態である。電気化学式は、ガスの電極反応を電気信号に変換してガス濃度を検知する形態である。この電気化学的センサには、例えば、検知極と対極とが電解液中を介して対向して配置され、検知対象ガスが存在すると検知極では空気中の水蒸気と反応が発生し、検知極と対極とが電気的にショートするので、その短絡電流を測定することにより、ガス濃度を検知することができる。
【００３２】
半導体式はＣＯガス、ＨＣガスを検知するために使用することができ、接触燃焼式はＣＯガス、ＨＣガスを検知するために使用することができ、電気化学式はＣＯガス、ＮＯxガスを検知するために使用することができる。
【００３３】
ガスセンサ５２としては、周囲環境のＣＯガスを検知するＣＯセンサ、ＨＣガスを検知するＨＣセンサ、およびＮＯxガスを検知するＮＯxセンサの少なくともいずれかのガスセンサが用いられる。これらのガスは環境悪化物質であり、汎用エンジンの周囲に滞留すると、作業環境を悪化することになる。ガスの濃度が高くなると、エンジンが停止されるので、作業環境の悪化を抑制することができる。ＨＣガスとＮＯxガスは、濃度が高められると、汎用エンジンの周囲環境に異臭が漂うことになり、作業環境が悪化する虞があるが、ＨＣガスを検知するＨＣセンサ、およびＮＯxガスを検知するＮＯxセンサを用いると、作業環境の悪化を抑制することができる。ＣＯガスは、作業者に悪影響を与える虞があるが、ＣＯガスを検知するガスセンサを用いると、作業者に悪影響を与えるような作業環境の悪化を抑制することができる。
【００３４】
図５は、ＣＯセンサを備えた汎用エンジンにおける周囲のＣＯガス濃度の変化を示すガス濃度の特性線図である。符号Ａは屋外のＣＯ濃度を示しており、屋外のＣＯ濃度は0.01〜0.2ppm程度となっている。エンジン発電機１０が閉じられた環境で使用されて、符号Ｂで示されるように、エンジン発電機１０の周囲のＣＯ濃度が高まり、基準値を超えたことがガスセンサ５２により検知されると、エンジンが停止される。この基準値としては、例えば、50ppmあるいはこれよりもやや高い値が閾値に設定される。
【００３５】
エンジンを停止することと併せて、警告灯５５、警告ブザー５６により作業者にＣＯ濃度の高まりが警告され、作業者がエンジン周囲を換気すると、周囲の環境は、屋外のＣＯ濃度に向けて低下する。これに対し、エンジンを停止させない状態が継続されると、破線Ｃで示されるように、ＣＯ濃度の閾値として設定された基準値を更に超えて、周囲環境が悪化する虞があるが、換気が行われることにより、作業環境の悪化を抑制することができる。
【００３６】
汎用エンジン周囲の作業環境が換気不良となったことが検出されたときには、上述のように、エンジンを停止させるとともに、警告灯５５等の警告部材を作動させるようにしているが、ＣＯガス等のガス濃度に応じて、警告部材を作動させるガス濃度と、エンジンを停止させるガス濃度とを相違させる形態としても良い。その場合には、ガス濃度に複数段の閾値を設け、ガス濃度が第１段目の閾値を超えたときには警告部材を作動させ、第１段目よりも高い閾値である第２段目の閾値を超えたときには、エンジンを停止させるようにすることができる。
【００３７】
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。図１にはエンジン発電機１０として適用された汎用エンジンが示されているが、被駆動機器としては発電体に限られず、溶接機等の電気機械、ポンプ、パワートローウェル、コンクリートミキサ等の建設機械、コンプレッサ、高圧洗浄機、除雪機等の産業機器、運搬車、ウインチなどの運搬機器、粉砕機、ウッドチッパー等の農業機械等を駆動するための汎用エンジンについてこの発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１１    エンジンユニット
１２    発電体
１３    支持フレーム
１６    操作パネル
１７    クランク軸
１８    クランクケース
２１    シリンダ
２２    ピストン
２３    コネクティングロッド
２５    燃焼室
２６    点火プラグ
３１    冷却ファン
３２    リコイルスタータ
３７    ロータ
３８    ステータ
５１    エンジン停止装置
５１ａ    収納ケース
５２    ガスセンサ
５３    ガス濃度判定回路
５４    警報回路
５５    警告灯
５６    警告ブザー
５７    エンジン停止回路
５８    点火制御ユニット
【図１】
2017137763.tif 000003
【図２】
2017137763.tif 000004
【図３】
2017137763.tif 000005
【図４】
2017137763.tif 000006
【図５】
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