(57)【要約】【課題】本発明は、点火プラグに通電されるコードにコイルを巻きつけ、点火時に発生する誘起起電力の波数をカウントすることにより正確な回転数を測定することができるプラグ点火式内燃エンジンの回転速度測定方法およびプラグ点火式内燃エンジンの回転速度測定装置を提供することを目的とするものである。【解決手段】本発明は、点火ごとに点火プラグ３に通電されるコード４にコイル５が巻き付けられることにより、該コイル５に誘起起電力が発生される誘起起電力発生手段と、前記誘起起電力発生手段により生じる点火パルス波が矩形波に整形される波形整形手段と、単位時間当たりの前記波形整形手段により整形された矩形波をカウントすることによりエンジンの回転数が検出される回転数検出手段とを備える。【選択図】図１
2009180214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火プラグに通電するコードにコイルを巻き付け、点火ごとに該コイルに誘起起電力を発生させる工程と、
前記誘起起電力により生じる点火パルス波を矩形波に整形する波形整形工程と、
前記矩形波をカウントすることによりエンジンの回転数を検出する回転数検出工程とを備える
ことを特徴とするプラグ点火式内燃エンジンの回転速度測定方法。
【請求項２】
点火ごとに点火プラグに通電されるコードにコイルが巻き付けられた誘起起電力発生手段と、
前記誘起起電力発生手段により生じる点火パルス波を矩形波に整形する波形整形手段と、
前記波形整形手段により整形された矩形波をカウントすることによりエンジンの回転数を検出する回転数検出手段とを備える
ことを特徴とするプラグ点火式内燃エンジンの回転速度装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラグ点火式内燃エンジンの回転速度測定方法およびプラグ点火式内燃エンジンの回転速度測定装置に関する。詳しくは小型エンジンに有効なコンパクトかつスペースを取らないプラグ点火式内燃エンジンの回転速度測定方法およびプラグ点火式内燃エンジンの回転速度測定装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジン回転数を測定する手段として例えば点火式内燃エンジンの点火パルスを検出するエンジン回転計が提案されている（特許文献１参照。）。具体的には、図８に示すように、アンテナ１０１に接続されたパルス波受信回路１０２と、このパルス波受信回路１０２に接続されてエンジン回転数を演算する演算回路１０３と、この演算によって得られたエンジン回転数を表示する液晶ディスプレイなどの表示装置１０４からなり、アンテナ１０１を通じて電磁誘導により生じたエンジンが発生する電磁波中の点火パルスのパルス波を、パルス波受信回路１０２内の波形整形手段にて波形整形し、単位時間当たりのこの波形整形出力信号数に所定の比例定数を乗算した値に対応した出力信号を演算回路１０３内で演算し、この演算結果に対応する値をエンジン回転数として表示装置１０４に表示可能にしている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−８３８７７号公報（明細書、第５図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、エンジンが発生する電磁波中の点火パルスのパルス波を、アンテナを通じて受信する場合には、アンテナの感度の有無やアンテナの取り付ける位置によっては環境電磁ノイズの影響を受け確実に受信することができずに正確な回転数を測定できない問題がある。
【０００５】
また、複数のエンジンが接近しておかれ作動している場合には、パルス受信回路が複数のエンジンから点火パルス波を受信することにより回転数の測定に大きな誤差を生じることが推測される。
【０００６】
また、例えば小型無人ガソリンエンジン付ヘリコプタの制御の場合、一定のエンジン速度を保ちながらの飛行制御が要求されるため、常時エンジンの回転速度を測定するエンジン速度測定装置の設置が要望されているのが現状である。しかし特許文献１に記載されるエンジン回転計にあっては、アンテナやパルス受信回路を設置するスペースが殆んどないのが実情である。
【０００７】
本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであって、点火プラグに通電されるコードにコイルを巻きつけ、点火時に発生する誘起起電力の波数をカウントすることにより正確な回転数を測定することができるプラグ点火式内燃エンジンの回転速度測定方法およびプラグ点火式内燃エンジンの回転速度測定装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明に係るプラグ点火式内燃エンジンの回転速度測定方法は、点火プラグに通電するコードにコイルを巻き付け、点火ごとに該コイルに誘起起電力を発生させる工程と、前記誘起起電力により生じる点火パルス波を矩形波に整形する波形整形工程と、前記矩形波をカウントすることによりエンジンの回転数を検出する回転数検出工程とを備える。
【０００９】
ここで、点火プラグに通電されるコードにコイルを巻き付けることにより、プラグの点火ごとにコイルに誘起起電力が発生する。この点火ごとの誘起起電力による点火パルス波を波形整形回路により矩形波に整形し、この矩形波の単位時間当たりの回数をカウンタボードで検知することによりエンジンの点火回数を検出することでエンジンの回転数の測定が可能となる。
【００１０】
また、上記の目的を達成するために、本発明に係るプラグ点火式内燃エンジンの回転速度測定装置は、点火ごとに点火プラグに通電されるコードにコイルが巻き付けられた誘起起電力発生手段と、前記誘起起電力発生手段により生じる点火パルス波を矩形波に整形する波形整形手段と、前記波形整形手段により整形された矩形波をカウントすることによりエンジンの回転数を検出する回転数検出手段とを備える。
【００１１】
ここで、エンジンが作動したとき、点火ごとに点火プラグに通電するコードには高電圧が瞬間的にかかって電流が流れるため、コードに巻き付けられたコイルに誘起起電力が発生して、この誘起起電力による点火パルス波を波形整形回路によって矩形波に整形され、この矩形波の単位時間当たりの回数をカウンタボードで検知することによりエンジンの点火回数を検出することが可能となる。
【００１２】
このエンジンの点火回数を検出することにより、例えば２サイクルエンジンの場合には検出された点火回数はエンジンの回転数となり、４サイクルエンジンの場合には検出された点火回数の２倍がエンジンの回転数となり確実なエンジンの回転速度を検出することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のプラグ点火式内燃エンジンの回転測定方法およびその装置によれば、点火プラグに通電するコードにコイルを巻き付け、プラグ点火時に巻きつけたコイルに発生する誘起起電力をカウントすることによってエンジンの点火回数を検出することができるために、従来のアンテナやパルス受信回路を設置する測定装置と異なり、測定精度が高く、コンパクトかつ軽くてスペースを取らない効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参酌しながら説明し、本発明の理解に供する。
図１は、本発明を適用したプラグ点火式内燃エンジンの回転速度測定方法及びその装置の概要を説明するための原理説明図、図２は、本発明を適用したプラグ点火式内燃エンジンの回転速度測定方法及びその装置の波形整形回路の一例を説明するための回路説明図を示している。
【００１５】
ここで示すプラグ点火式内燃エンジンの回転速度測定方法及びその装置１は、ガソリンエンジン２の点火プラグ３のコード４にインダクションコイル５が巻きつけられている。点火ごとにコード４を通して点火プラグ３に通常１万５千ボルト以上の高電圧が瞬間的にかけられ、それによってインダクションコイル５には誘起起電力が発生するように構成されている。
【００１６】
また、インダクションコイル５とダイオード５Ａと抵抗５Ｂにより点火検知回路７が構成されている。この点火検知回路７は、エンジンが作動したとき、点火ごとに点火プラグのコード４に高電圧が瞬間的にかけられインダクションコイル５に誘起起電力が発生する。この誘起起電力が点火検知回路７につながる波形整形回路６に流れることとなる。
【００１７】
この誘起起電力の波形を波形整形回路６によって矩形波に整形し、単位時間当たりのパルス波をカウンタ（ＣＮＴ）ボードでカウントすることでエンジンの点火回数が検出されることになる。例えば２サイクルエンジンの場合では、その点火回数はエンジンの回転数となり、４サイクルエンジンの場合には、その点火回数の２倍がエンジンの回転数となることになる。
【００１８】
例えば、波形整形回路６は具体的に図２に示すように、ＬＭ７４１ＣＮおよび７４ＬＳ２８Ｎの部分は波形整形回路を構成し、７４ＬＳ０６Ｐの部分はＣＮＴボードの入力仕様に合わせるように波形調整を行う構成とされている。
【００１９】
また、ＣＮＴボードとしては市販のものを利用することができる。例えば本実施例ではコンテック製ＣＮＴ２４−４（ＰＣＩ）を使用した。このＣＮＴボードの応答周波数はＴＴＬレベル入力において７７００Ｈｚ以上であり、２サイクル高速エンジンの場合、例えば１２０００ｒｐｍでの点火によって発生されるパルスは２００Ｈｚであることから、このＣＮＴボードは高速エンジンにおいても充分に対応することができる。
【００２０】
ここで、図２に示す回路においてＶ１＝１０（Ｖ）、Ｖ２＝５（Ｖ）の電源を使用してエンジンの点火によって生じた誘起起電力の波形（エンジン回転数は約９３００ｒｐｍ）を図３に示す。
【００２１】
更に、図３に示されるエンジンの点火によって生じた誘起起電力の波形に対応する装置出力信号をＣＮＴボードでカウントした結果を図４に示す。図３および図４からエンジンの点火がＣＮＴボードにより正しくカウントされていることを確認することができた。
【００２２】
また、低、中、高速で実験した結果、本発明のプラグ点火式内燃エンジンの回転速度測定方法およびその装置において正確にエンジン回転数がカウントされていることを確認することができた。
【００２３】
以下、本発明を適用したプラグ点火式内燃エンジンの回転速度測定方法及びその装置を小型無人ヘリコプタの高度制御に適用した場合を例に挙げて説明を行う。
図５は、本発明を適用したプラグ点火式内燃エンジンの回転速度測定方法およびその装置を適用した小型無人ヘリコプタ実験装置の概略を説明するための説明図である。
【００２４】
本実験用のヘリコプタの機体としてＪＲＰＲＯＰＯ製エルゴ２３０Ｒ型を用いた。このヘリコプタの仕様は、全長：１５７０ｍｍ、高さ：６４５ｍｍ、メインロータ径：１７７０ｍｍ、テールロータ径：２６５ｍｍ、全備重量：６．１ｋｇ、積載能力：４ｋｇであり、２サイクルガソリンエンジンを搭載した構成とされている。
【００２５】
ここで、実験用ヘリコプタ１０は、台座１１に挿通されるスライドガイド１２およびヨウイング運動止め棒部１３に挿通されるスライドガイドリング１３Ａによって前後左右、回転運動が拘束されている。
【００２６】
また、実験用ヘリコプタ１０は、高度計測と安全確保のためワイヤ１４および安全バネ１５によってつながれており、高度はポテンションメータ１６から検出される角度を用いて計算する。高度制御はヘリコプタのエンジン速度の制御とメインロータのピッチ角の制御で行う。すなわち、エンジン速度を一定（目標速度）に保ちながら、ピッチ角制御によって設定した高度で飛行することができるような構成とされている。
【００２７】
そこで、実験用ヘリコプタ１０のエンジン速度を測定し、測定したエンジンの回転数が目標速度となるようにエンジンの回転数を制御する実験を行った。
図６に、実験用ヘリコプタ１０を、その目標高度を２０ｃｍから３０ｃｍに交互に変化させたときの高度制御の結果を示すものである。図６から、実験用ヘリコプタ１０がその目標高度から±１ｃｍ誤差範囲で推移されることを確認することができた。
【００２８】
ここで、実験用ヘリコプタ１０の目標高度の変化に追従するためメインロータのピッチ角が変化し、それに伴って空気抵抗が変化し、これによってエンジンの負荷が変わるため、エンジン速度を維持するのにエンジンの出力をその負荷変動に対応して変化させる必要がある。
【００２９】
また、図７に、図６に対応するエンジンの目標速度（３５ｒｅｖ／２００ｍｓ（１０５００ｒｐｍ））および実験用ヘリコプタ飛行時のエンジン速度の速度制御の結果を示すものであり、図６に示す高度変化に対してもエンジン速度はほぼ目標速度で維持していることを確認することができた。
【００３０】
以上の結果より、本発明のプラグ点火式内燃エンジンの回転速度測定方法およびその装置を小型無人ヘリコプタ制御実験に用いて、その測定の確実性つまり十分な測定精度が得られることを確認した。さらに、小型無人ヘリコプタ制御実験への適用によって、測定方法およびその装置の有用性および制御システムに適用しやすいことを確認することができた。
【００３１】
また、本発明のプラグ点火式内燃エンジンの回転速度測定方法及びその装置では小型無人ヘリコプタ飛行制御への適用だけではなく、他のガソリンエンジンつき機械シシテムの制御にも有効に適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明を適用したプラグ点火式内燃エンジンの回転速度測定方法及びその装置の概要を示す原理説明図である。
【図２】本発明を適用したプラグ点火式内燃エンジンの回転速度測定方法及びその装置の波形整形回路の一例を示す回路説明図である。
【図３】小型無人ヘリコプタ実験装置におけるエンジンの点火によって生じた誘起起電力の波形を示すグラフ図である。
【図４】小型無人ヘリコプタ実験装置におけるエンジンの点火によって生じた誘起起電力の波形に対応する装置出力信号をＣＮＴボードでカウントした結果を示すグラフ説明図である。
【図５】本発明を適用したプラグ点火式内燃エンジンの回転速度測定方法及びその装置を適用した小型無人ヘリコプタ実験装置の概略の一例を示す説明図である。
【図６】小型無人ヘリコプタ実験装置における実験用ヘリコプタを、その目標高度を２０ｃｍから３０ｃｍに交互に変化させたときの高度制御の結果を示すグラフ説明図である。
【図７】小型無人ヘリコプタ実験装置における実験用ヘリコプタのエンジンの目標速度（３５ｒｅｖ／２００ｍｓ（１０５００ｒｐｍ））および実験用ヘリコプタ飛行時のエンジン速度の速度制御の結果を示すグラフ説明図である。
【図８】従来のエンジン回転数の測定手段の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１      点火式内燃エンジンの回転速度測定方法及びその装置
２      ガソリンエンジン
３      点火プラグ
４      コード
５      インダクションコイル
５Ａ    ダイオード
５Ｂ    抵抗
６      波形整形回路
１０    実験用ヘリコプタ
１１    台座
１２    スライドガイド
１３    ヨウイング運動止め棒部
１３Ａ  スライドガイドリング
１４    ワイヤ
１５    安全バネ
１６    ポテンションメータ
【図１】
2009180214.tif 000003
【図２】
2009180214.tif 000004
【図３】
2009180214.tif 000005
【図４】
2009180214.tif 000006
【図５】
2009180214.tif 000007
【図６】
2009180214.tif 000008
【図７】
2009180214.tif 000009
【図８】
2009180214.tif 000010