JP2012149644A - 内燃エンジン、内燃エンジン用診断装置、および内燃エンジンの調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アイドリングストッパーを簡単に位置調整できるようにした内燃エンジンを提供する。
【解決手段】燃料供給装置と、点火装置（８）と、燃料供給量（ｘ）と点火時点とを制御する制御部（２２）と、内燃エンジンに供給される燃焼空気量を制御するための位置調整可能なスロットル要素と、該スロットル要素のための位置調整可能なアイドリングストッパー（２９）とを備え、前記制御部（２２）がアイドリング時の前記内燃エンジンの回転数（ｎ）を基準回転数（ｎ_ｓｏｌｌ）に調整する調整装置（２５）を含んでいる内燃エンジン。前記調整装置（２５）はアイドリング時に動作停止可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の内燃エンジン、内燃エンジン用診断装置、および内燃エンジンの調整方法に関するものである。

内燃エンジンにおいて、点火時点と燃料供給量とを制御または調整することは知られている。燃料供給量は、通常は、吸気通路内に配置されてスロットルレバーを介して利用者によって操作されるか或いはアクチュエータによって制御されるスロットル要素を介して測定される。アイドリング時にはエンジンの回転数は基準回転数に調整される。この場合基準回転数は一定であるか、或いは、温度および／または空気圧に依存して変化させることができる。

スロットル要素のために通常はアイドリングストッパーが設けられている。アイドリングストッパーは位置調整可能であり、たとえばエンジンの製造時または保守時に位置調整される。位置調整は、たとえば吸気通路内の負圧に依存して燃料を吸い込む気化器において、アイドリングストッパーを回転数最大値に達するまで位置調整し、該回転数最大値から所定量だけ所定方向に位置調整することで行われる。これによって内燃エンジンの所定作動点が得られる。アイドリング時の回転数を調整装置によって固定基準回転数へ調整するようにした内燃エンジンの場合、アイドリングストッパーの位置調整時の回転数はほとんど一定であり、その結果アイドリングストッパーの位置調整を回転数最大値を介して行うことは不可能である。

本発明の課題は、アイドリングストッパーを簡単に位置調整できるようにしたこの種の内燃エンジンを提供することである。さらに、この内燃機関用の診断装置、この内燃エンジンの調整方法をも提供することを課題とする。

この課題は、請求項１の構成を備えた内燃エンジンによって解決される。また、この課題は診断装置に関しては請求項６の構成を備えた診断装置によって解決され、内燃エンジンの調整方法に関しては請求項１０の構成を備えた方法によって解決される。

調整装置が動作停止可能であることにより、アイドリングストッパーは通常どおり該アイドリングストッパーを位置調整してこの位置調整によって生じる回転数最大値を検出することにより設定することができる。設定後、調整装置を再び起動することができ、その結果運転中に望ましい一定のアイドリング回転数が得られる。調整装置が動作停止化のであることは、作動量の他の調整または検出にとっても有利である。たとえば、動作停止可能な調整装置は内燃エンジンによって駆動される工具のクラッチ連結回転数の検出にも有利である。

「制御する」および「制御」という概念は、制御するおよび調整する或いは制御および調整の上位概念として使用される。従って、点火時点の調整も可能であり、制御は調整でもありうる。調整装置は制御装置でもある。

調整装置が内燃エンジンの制御部を介して電気で動作停止可能であれば、簡潔な実施態様が得られる。運転中に調整装置が不慮に動作停止しないよう保証するため、特に、内燃エンジンは診断装置のための接続部を有し、調整装置は診断装置のための前記接続部を介して動作停止可能である。これにより、保守時のみ診断装置を用いてアイドリングのために調整装置の動作停止が可能であるよう保証することができる。補助的なプラグまたは接続部を必要としない簡潔な構成は、内燃エンジンが点火プラグを有し、診断装置のための前記接続部が点火プラグの点火プラグコネクタであれば、得られる。診断装置は点火プラグおよび点火プラグコネクタの接続部に組み込む(einschleifen)ことができ、これによって内燃エンジンの制御部と電気接続することができる。しかしながら、内燃エンジンが調整装置の動作を停止させるためのスイッチを有する構成でもよい。操作説明書で設定されている順番で動作停止することも有利である。これにより、停止スイッチ、始動装置等の既存の操作要素によってスイッチの機能を満たさせることができ、その結果付加的な操作要素を必要としない。

内燃エンジン用の診断装置に対しては、該診断装置が調整装置の動作を停止させるための手段を有しているように構成されている。従って、動作を停止させるための前記手段は内燃エンジン内部に設けられているのではなく、たとえば内燃エンジンの制御部に設けられているのではなく、診断装置の内部に設けられている。この場合、調整装置の動作停止は特に電気的に行うことができる。

有利には、診断装置は内燃エンジンに供給される燃料供給量を変化させるための手段、内燃エンジンの回転数を検出するための手段、および／または、アイドリングストッパーの必要な位置調整量を表示するための表示装置を有している。これにより診断装置は、アイドリングストッパーをどの程度位置調整すべきかを調べることができ、これを利用者に簡単な操作のために表示することができる。内燃エンジンを製造する際に、アイドリングストッパーの位置調整を適当な位置調整装置を介して自動的に行うようにしてもよい。

内燃エンジンを調整するための方法においては、まず調整装置の動作を停止させ、次にアイドリング時に燃料供給量を変化させ、回転数値を評価しこの回転数値に基づいて、基準回転数最大値を達成するためにアイドリングストッパーをどの程度位置調整すべきかを決定する。次に、調整装置を再び起動する。これによってアイドリングストッパーの調整を簡単に行うことができる。特に、回転数値は内燃エンジンの回転数の回転数最大値であり、該回転数最大値を基準回転数最大値と比較し、回転数最大値と基準回転数最大値との回転数差に基づいて、アイドリングストッパーをどの程度位置調整すべきかを求める。この場合、燃料供給量を、回転数最大値を越えるまで減少させる。すなわち内燃エンジンに供給される燃料空気混合気を、回転数最大値を越えるまで希薄化させる。内燃エンジンの予調整によっては、回転数最大値に到達することなく内燃エンジンがエンストすることがある。回転数最大値に到達する前に内燃エンジンがエンストした場合には、どの程度の燃料供給量で内燃エンジンがエンストしたかを調べる。その後、エンストした時の燃料供給量に基づいて、アイドリングストッパーをどの程度位置調整すべきかを調べる。

内燃エンジンを調整するため、特に、回転数値を評価して、アイドリングストッパーを位置調整するために求めた値を表示する診断装置を使用する。従って、回転数を評価するための値と、回転数値に依存してアイドリングストッパーを位置調整するための値とは、制御部自体の内部にファイルされている必要はなく、診断装置内にファイルされていてよく、その結果制御部に必要な記憶容量が少なくなる。

次に、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
内燃エンジンの概観図である。 診断器と内燃エンジンとの接続図である。 調整装置の機能を説明するグラフである。 スロットル要素を内設した内燃エンジンの吸気通路の側面図である。 回転数の推移と燃料供給量との関係を示すグラフである。 アイドリングストッパーを位置調整するための方法の工程図である。

図１は、内燃エンジンの実施形態としての２サイクルエンジン１を示している。２サイクルエンジン１はシリンダ２を有し、シリンダ２内には燃焼室３が形成されている。シリンダ２内にはピストン８が往復動するように支持され、ピストン５はクランクケース４内に回転可能に支持されているクランク軸６を回転駆動する。ピストン５は燃焼室３を画成している。シリンダボアには吸気通路１０が開口し、吸気通路１０内には絞り要素としてスロットルバルブ１１が回動可能に支持されている。スロットルバルブ１の位置を検出するため、スロットルバルブセンサ１２を設けてよい。スロットルバルブ１１はたとえばスロットルコントロールケーブルを介して操作することができる。吸気通路１０は吸気口１３でもってシリンダボアに開口している。燃焼室３からは排気口１４が出ている。吸気口１３と排気口１４とはピストン５によって開閉制御される。クランクケース４はピストン５の下死点範囲で複数個の掃気通路１５を介して燃焼室３と連通することができる。複数個の掃気通路１５の１つには燃料弁１６が配置され、燃料弁１６を介して、吸気通路１０を介して吸い込まれた燃焼空気が燃料に供給される。燃料弁１６とは択一的に、或いは、燃料弁１６に加えて、クランクケース４に燃料弁１６’を配置してもよい。燃料弁１６，１６’は燃料管２０，２０’を介して燃料タンク２１と連通している。さらに、燃料弁１６，１６’は制御管１９，１９’を介して２サイクルエンジン１の制御部２２と接続されている。

クランクケース４には、さらに圧力センサ１７と温度センサ１８とが配置され、これらのセンサも同様にそれぞれ制御部２２と接続されている。スロットルバルブセンサも制御部２２と接続されている。燃焼室３内には点火プラグ９が突出しており、点火プラグ９には点火プラグコネクタ３１が嵌合している。点火プラグコネクタ３１は制御部２２と接続されている。制御部２２は点火時点と燃料供給量ｘとを制御する。

クランク軸６にはファンホイール７が相対回転不能に固定されている。ファンホイール７の外周には点火装置８が配置され、点火装置８も同様に制御部２２と接続されている。制御部２２を点火装置８に組み込んでもよい。クランク軸６にはさらに発電機２４が配置されている。発電機２４は点火装置８に対し択一的にまたは点火装置８に加えて設けてよい。発電機２４も制御部２２と接続されている。発電機２４は、制御部２２用のエネルギー、電磁弁として構成されている燃料弁１６，１６’用のエネルギー、場合によっては設けられる２サイクルエンジンの他の電気要素用のエネルギーを発生させるために用いる。２サイクルエンジンは、特に、パワーソー、砥石切断機等の手で操縦される作業機の工具を駆動するために用いられる。発電機２４が作業機の他の電気要素にエネルギーを供給するようにしてもよい。

発電機２４または点火装置８の信号から制御部２２はクランク軸６の回転数を検出する。アイドリング時には、すなわちスロットルバルブ１１が十分に閉じている場合には、２サイクルエンジン１の回転数は基準回転数ｎ_ｓｏｌｌに調整される。基準回転数ｎ_ｓｏｌｌは一定であってよく、或いは、温度、周囲空気圧等に依存して変化してもよい。回転数を調整するため、制御部２２はアイドリング用調整装置２５を有している。調整装置２５はたとえば制御部２２内に記憶されたプログラムコードであってよい。図１が示すように、アイドリング時に調整装置２５をオンオフ制御するための、すなわち作動、非作動にするためのスイッチ３７が設けられている。

たとえば保守、修理時の診断のため、図２が示すように点火プラグコネクタ３１に診断器２３を接続してよい。診断器２３はさらに点火プラグ９と接続され、その結果診断器２３を接続した内燃エンジン１の作動が可能である。点火プラグコネクタ３１を介して診断器２３は制御部２２と接続されており、制御器２２と通信することができる。診断器２３はたとえば制御器２２と通信して該制御部２２から提供されるデータを編集し(aufbereiten)、これをＰＣ３２に送ることができる。ＰＣ３２はディスプレイ３８を有している。ＰＣ３２は診断器２３とともに２サイクルエンジン１の診断装置を形成している。ＰＣ３２の代わりに、他の評価・表示器を設けてもよい。診断器２３内部での評価、表示も可能である。

図３は調整装置２５の機能を説明する図である。調整装置２５の入力量は、基準回転数ｎ_ｓｏｌｌと実測回転数ｎ_ｉｓｔとの回転数の差Δｎである。この回転数の差Δｎに依存して調整装置２５は図３のグラフで示唆した所定値、曲線等に基づいて２サイクルエンジン１の点火時点を変化させる。これによって回転数が変化する。これによって燃料供給量の変化および／またはスロットルバルブ１１の位置の変化が補正され、その結果調整装置２５を起動すると、コントロールリミット範囲内での燃料供給量の変化および／またはスロットルバルブ１１の位置変化によって回転数が著しく変化することはない。この調整は、利用者がアイドリングを終了したいとき、すなわちスロットルバルブ１１が開かれるときにはじめて終了する。これに対応するスロットルバルブセンサ１２の信号は制御部２２によって評価することができ、その結果調整装置２５はアイドリング時にのみ動作する。アイドリング時以外で他の制御または調整を行ってもよい。

アイドリング時のスロットルバルブ１１の位置を設定するため、図４に図示したアイドリングストッパー２９が設けられている。本実施形態では、アイドリングストッパー２９は調整ねじ２８に形成されており、調整ねじ２８には、スロットル軸２６上に相対回転不能に配置されているスロットルレバー２７が当接している。スロットル軸２６上にはスロットルバルブ１１が相対回転不能に配置され、その結果調整ねじ２８を出し入れすることによってアイドリング時のスロットルバルブ１１の位置を所定限界内で変化させることができる。

アイドリングストッパー２９は、通常は２サイクルエンジン１の製造時および修理または保守時に調整される。これは、回転数最大値を越えるまで調整ねじ２８を調整することによって行う。この回転数最大値を起点として調整ねじ２８を所定量だけ位置調整する。

図５は、回転数ｎと空気比λとの関係を曲線３０で示したグラフである。混合気が希薄になると、回転数はまず回転数最大値ｎ_ｍａｘまで上昇し、その後再び下降する。アイドリング時の望ましい作動点は、基準回転数ｎ_ｓｏｌｌで且つ空気比λ_２のときである。しかしながら、曲線３０が得られるようにアイドリングストッパー２９が調整されていると、基準回転数ｎ_ｓｏｌｌは空気比λ_１で達成される。空気比λ_２のときに望ましい作動点を達成するには、曲線４０が得られるようにアイドリングストッパー２９を調整しなければならない。アイドリングストッパー２９を適当に調整することにより、曲線３０を曲線４０へシフトさせることができる。この場合、回転数最大値ｎ_ｍａｘは基準回転数最大値ｎ_{ｓｏｌｌｍａｘ}へシフトされる。作動中に調整装置２５がアイドリング回転数を回転数ｎ_ｓｏｌｌに調整すると、アイドリングストッパー２９の調整により、よって曲線３０の曲線４０へのシフトにより、所望の空気比λ_２が得られる。

アイドリング用の調整装置２５を備えた２サイクルエンジン１においてアイドリングストッパー２９の適当な調整を可能にするため、調整装置２５をまずスイッチ３７またはＰＣ３２および診断器２３を介して動作停止する。次に、２サイクルエンジン１に燃料弁１６，１６’を介して供給される燃料量ｘを変化させ、特に減少させる。すなわち混合気は希薄になる。これを図６において方法ステップ３３で示した。希薄化は、制御部２２と燃料弁１６，１６’とに適宜作用するＰＣ３２および診断器２３を介して行う。診断装置は、発電機２４および／または点火装置８によって検出された回転数値から、発生した内燃エンジン１の回転数変化を検出する。その際、データの評価は制御部２２、診断器２３および／またはＰＣ３２で行うことができる。方法ステップ３４では、検出した回転数から、回転数最大値ｎ_ｍａｘを検出する。方法ステップ３５では、回転数最大値ｎ_ｍａｘと基準回転数最大値ｎ_{ｓｏｌｌｍａｘ}との差を求める。この差から、方法ステップ３６で、アイドリングストッパー２９の必要な調整量を求める。その後、内燃エンジンの製造の際にアイドリングストッパー２９を自動的に適当な調整装置を介して位置調整することができる。特に保守時には、行うべきアイドリングストッパー２９の位置調整量をＰＣ３２のディスプレイ３８で表示させ、その結果利用者は適当に位置調整を行うことができる。表示は、たとえば調整ねじ２８を位置調整すべき回転方向と度数(Gradzahl)とを表示することによって行うことができる。アイドリングストッパー２９に対し必要な位置調整値は文字で記録してもよく、たとえば修理マニュアル、操作マニュアル等に記録してよい。位置調整値はたとえば回転数最大値ｎ_ｍａｘに依存して表示してもよい。アイドリングストッパー２９を位置調整するには、利用者は回転数最大値ｎ_ｍａｘを検出して、必要な位置調整値を調べねばならない。回転数最大値ｎ_ｍａｘを診断器２３によって表示させてもよい。

調整装置２５を所定の操作手順を介して動作停止させてもよい。これによって付加的なスイッチ３７を設けずに済む。内燃エンジンをストップスイッチとケーブルスターターとを備えた手で操縦される作業機に使用する場合、たとえば、ストップスイッチを操作して押したままにして一定回数の始動工程が実施されることによって調整装置２５を動作停止させることができる。その後ストップスイッチを作動位置にセットし、作業機をケーブルスターターを介して始動させる。作業機が始動すれば、調整装置２５は非作動状態にある。調整装置の起動は、たとえば、作業機が停止されるか、或いは、アイドリング範囲を離れるかすることによって自動的に行うことができる。調整装置の動作停止に他の操作要素を利用することもできる。２つの操作要素、たとえば２つのスイッチの同時操作も可能である。

アイドリングストッパー２９を位置調整した後、または、必要な位置調整量を表示させた後、調整装置３５を再び起動すると、２サイクルエンジン１の通常の作動制御が可能である。

２サイクルエンジン１の作動点によっては、回転数最大値ｎ_ｍａｘに到達する前にエンジンがエンストすることがある。このようなケースでは、診断装置はアイドリングストッパー２９の必要な位置調整量を２サイクルエンジン１がエンストした時の燃料供給量ｘから求める。求めた位置調整量は同様に表示され、調整装置２５が再び動作する。

調整装置の動作停止は、クラッチを介して内燃エンジンと連結されている工具（たとえばソーチェーン、砥石切断機等の工具）のクラッチ連結回転数を検出するためにも有利である。クラッチ連結回転数を検出するには、内燃エンジンの回転数をゆっくり上昇させる必要がある。これは調整装置が作動していると場合によっては不可能である。

１ ２サイクルエンジン
２２ 制御部
２５ 調整装置
２９ アイドリングストッパー
ｎ 内燃エンジンの回転数
ｎ_ｓｏｌｌ 内燃エンジンの基準回転数
ｘ 燃料供給量

Claims (14)

1. 燃料供給装置と、点火装置（８）と、燃料供給量（ｘ）と点火時点とを制御する制御部（２２）と、内燃エンジンに供給される燃焼空気量を制御するための位置調整可能なスロットル要素と、該スロットル要素のための位置調整可能なアイドリングストッパー（２９）とを備え、前記制御部（２２）がアイドリング時の前記内燃エンジンの回転数（ｎ）を基準回転数（ｎ_ｓｏｌｌ）に調整する調整装置（２５）を含んでいる内燃エンジンにおいて、
   前記調整装置（２５）がアイドリング時に動作停止可能であることを特徴とする内燃エンジン。
2. 前記調整装置（２５）が前記内燃エンジンの前記制御部（２２）を介して電気で動作停止可能であることを特徴とする、請求項１に記載の内燃エンジン。
3. 前記内燃エンジンが診断装置のための接続部を有していること、前記調整装置（２５）が前記診断装置のための前記接続部を介して動作停止可能であることを特徴とする、請求項２に記載の内燃エンジン。
4. 前記内燃エンジンが点火プラグ（９）を有していること、前記診断装置のための前記接続部が前記点火プラグ（９）の点火プラグコネクタ（３１）であることを特徴とする、請求項３に記載の内燃エンジン。
5. 前記内燃エンジンが前記調整装置（２５）の動作を停止させるためのスイッチ（３７）を有していることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載の内燃エンジン。
6. 請求項１から５までのいずれか一つに記載の内燃エンジンのための診断装置において、
   該診断装置が前記調整装置（２５）の動作を停止させるための手段を有していることを特徴とする診断装置。
7. 前記診断装置が前記内燃エンジンに供給される燃料供給量（ｘ）を変化させるための手段を有していることを特徴とする、請求項６に記載の診断装置。
8. 前記診断装置が前記内燃エンジンの回転数（ｎ）を検出するための手段を有していることを特徴とする、請求項６または７に記載の診断装置。
9. 前記診断装置が前記アイドリングストッパー（２９）の必要な位置調整量を表示するための表示装置を有していることを特徴とする、請求項６から８までのいずれか一つに記載の診断装置。
10. 請求項１から５までのいずれか一つに記載の内燃エンジンを調整するための方法において、
    アイドリング時に前記調整装置（２５）の動作を停止させること、
    回転数値を評価すること、
    前記回転数値に基づいて、基準回転数最大値（ｎ_{ｓｏｌｌｍａｘ}）を達成するために前記アイドリングストッパー（２９）をどの程度位置調整すべきかを決定すること、
    前記調整装置（２５）を再び起動すること、
    を特徴とする方法。
11. 前記回転数値として前記内燃エンジンの回転数最大値（ｎ_ｍａｘ）を検出し、該回転数最大値（ｎ_ｍａｘ）を前記基準回転数最大値（ｎ_{ｓｏｌｌｍａｘ}）と比較し、前記回転数最大値（ｎ_ｍａｘ）と前記基準回転数最大値（ｎ_{ｓｏｌｌｍａｘ}）との回転数差に基づいて、前記アイドリングストッパー（２９）をどの程度位置調整すべきかを求めることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
12. 前記燃料供給量（ｘ）を、前記回転数最大値（ｎ_ｍａｘ）を越えるまで減少させることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
13. 回転数最大値（ｎ_ｍａｘ）に達する前に前記内燃エンジンがエンストした時、どの程度の燃料供給量（ｘ）で前記内燃エンジンがエンストしたかを調べること、エンストした時の前記燃料供給量（ｘ）に基づいて、前記基準回転数最大値（ｎ_{ｓｏｌｌｍａｘ}）に達するために前記アイドリングストッパー（２９）をどの程度位置調整すべきかを調べることを特徴とする、請求項１０から１２までのいずれか一つに記載の方法。
14. 前記内燃エンジンを調整するために診断装置を使用すること、該診断装置が回転数値を評価して、前記アイドリングストッパー（２９）を位置調整するために求めた値を表示することを特徴とする、請求項１０から１３までのいずれか一つに記載の方法。

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