JP2014173429A - 内燃機関の点火制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制御回路部と外部装置との間で内燃機関の稼動情報および顧客情報をやり取りすることで、内燃機関の回転数や稼働時間などの稼動状況の把握や内燃機関のメンテナンスを適時に実施可能にする。
【解決手段】内燃機関の稼動履歴情報および使用者の顧客情報を記憶する不揮発性メモリを制御回路部２３に接続し、前記稼動履歴情報および顧客情報を、内燃機関停止用スイッチ回路の一部を通して制御回路部２３と外部装置Ｇとの間で入出力可能にした構成である。
【選択図】図２

Description

本発明は、点火制御用の制御回路部に設けた不揮発性メモリに対し内燃機関の稼動情報や顧客情報の記録および読み出しを実施可能にする内燃機関の点火制御装置に関する。

内燃機関の点火制御装置として、内燃機関の回転により電圧を誘起する発電コイルと、この発電コイルの誘起電圧を充電する点火用充放電コンデンサと、前記発電コイルの誘起電圧を電源として動作し、内燃機関の点火タイミングを制御する制御パルスを出力する制御回路部と、を有し、スイッチング素子をその制御パルスによりトリガすることによって、前記点火用充放電コンデンサの充電電圧をイグニッションコイルに瞬時に供給するものが広く知られている。これによれば、イグニッションコイルに得られた高電圧により点火プラグに火花を発生させて、内燃機関内の混合気に点火し、内燃機関を起動させることができる。

この内燃機関の点火制御装置では、スイッチング素子が前記トリガによって導通したとき、点火用充放電コンデンサの充電電荷をイグニッションコイルの一次側コイルに放出する。このため、このイグニッションコイルの二次側コイルには各コイルの巻数比に応じたレベルの高電圧が誘起され、点火プラグはこの高電圧を受けて火花を発生し、気筒内の混合気に着火を行う。

この内燃機関の点火制御動作においては、制御回路部はトリガコイルが誘起する電圧の波形整形を行った上でディジタル信号に変換し、このディジタル信号を所定のプログラムに従って処理して得られた制御パルスを、前記スイッチング素子のゲートに入力し、前記トリガを実施する。制御パルスは内燃機関の１回転ごとに得られ、内燃機関の始動開始当初は、トリガコイルの１つの誘起電圧に基づいて得られる制御パルスにより前記スイッチング素子をトリガし、内燃機関の始動後は、内燃機関の１回転ごとに得られる２つの正の誘起電圧に基づいて得られる１つの制御パルスにより、前記スイッチング素子をトリガしている（例えば、特許文献１参照）。

このようにして、前記制御回路部は内燃機関の始動時および始動後のそれぞれに応じた最適タイミングの制御パルスをスイッチング素子に印加することで、所定の点火タイミングで気筒内の混合気に着火を行って、内燃機関を所定の回転速度域で運転することができる。

また、前記同様に、発電コイルを補機として発生した電力を点火回路を介して点火プラグに供給する可搬作業機が開示され（例えば、特許文献２参照）、制御回路（マイコン）によって内燃機関の回転数が最大回転数に達すると内燃機関の回転数を低下させる制御を実行する作業機やオートバイが開示されている（例えば、特許文献３）。

特開２００９‐１１５０１３号公報 特開２００８‐４５５５６号公報 特開２００６‐１１８４９９号公報

しかしながら、かかる従来の内燃機関の制御装置にあっては、回転速度などの内燃機関の稼動履歴や顧客情報を記録できる機能を持たないために、その顧客単位での内燃機関ごとの稼動履歴を把握、特性評価ができず、別付けの稼働時間計等を用いて内燃機関のメンテナンス時期や耐久性等の判断や評価を行なっている。

本発明はかかる従来の不都合に着目してなされたものであり、その目的とするところは、制御回路部に接続された不揮発性メモリに内燃機関の稼動情報および顧客情報を記録し、これらの記録情報を内燃機関停止用スイッチ回路の一部を通じて制御回路部と外部装置との間で遣り取り可能にする内燃機関の点火制御装置を得ることにある。

前記目的達成のために、本発明にかかる内燃機関の点火制御装置は、内燃機関の回転により電圧を誘起する発電コイルと、この発電コイルの誘起電圧を充電する点火用充放電コンデンサと、前記発電コイルの誘起電圧を電源として動作し、内燃機関の点火用制御パルスを出力する制御回路部と、前記制御パルスを受けてトリガされ、前記点火用充放電コンデンサの充電電圧をイグニッションコイルに供給するスイッチンング素子とを、備える内燃機関の点火制御装置であって、前記制御回路部には、前記点火パルスによる内燃機関の点火制御を停止させるための停止スイッチを含む内燃機関停止用スイッチ回路と、該内燃機関停止用スイッチ回路の一部を通して外部装置から入力された顧客情報および前記内燃機関の稼動履歴情報を記憶する不揮発性メモリと、が接続され、内燃機関の前記稼動履歴情報および顧客情報を、前記外部装置および制御回路部間で入出力信可能にしたことを特徴とする。

この構成により、前記発電コイルには、内燃機関の稼動開始とともに回転する磁石付きのロータの回転によって電圧が誘起され、この誘起電圧によって点火用充放電コンデンサに充電電荷が蓄積される。一方、制御回路部は、その点火用充放電コンデンサの放電を制御する制御パルスを所定のタイミングでスイッチング素子のゲートに印加し、内燃機関の低速回転域から常用回転数域までは点火時期を早め（進め）、一方その常用回転数を超えないように、つまり過回転とならないように、その点火時期を最適に制御する。

前記制御回路部には内燃機関を急速停止させるための内燃機関停止用スイッチ回路が接続されており、この内燃機関停止用スイッチ回路には、例えば刈払機やチェーンソーなどの把手部等に取り付けられて外部操作可能な停止スイッチが接続されている。この内燃機関停止用スイッチ回路の一部は、前記制御回路部が備える不揮発性メモリに記録された内燃機関の稼動履歴情報および前記顧客情報を、日時などとともに前記制御回路部と外部装置との間で入出力する情報通信回路として利用（兼用）可能にしている。従って、前記制御回路部やこの制御回路部を備える内燃機関から離れた位置に設置された前記外部装置において、内燃機関の稼動情報および顧客情報を把握でき、内燃機関の点火装置をメンテナンスすべき時期等の把握も可能になる。

また、本発明にかかる内燃機関の点火装置は、内燃機関の稼動履歴情報および顧客情報を表示する表示部を前記制御回路部に接続していることで、内燃機関をメンテナンスするタイミングや製品保証内での稼動の有無、使用者等を、その表示部上で明確に目視確認することができる。

また、本発明にかかる内燃機関の点火制御装置は、内燃機関の前記稼動履歴情報を、内燃機関の全稼動時間および回転速度域ごとの稼動時間としたことにより、内燃機関をメンテナンスするタイミングや製品保証内での稼動の有無が把握し易くなる。

さらに、本発明にかかる内燃機関の点火制御装置は、内燃機関の前記顧客情報を販売店舗名とすることで、販売者や使用者の確認がし易くなる。

本発明によれば、停止スイッチが接続された内燃機関停止用スイッチ回路（停止回路）の一部を使用して、外部装置から入力された顧客情報を制御回路部に接続された不揮発性メモリ記録したり、その不揮発性メモリに記録されている内燃機関の稼動情報や前記顧客情報を前記外部装置で読み出したりすることで、内燃機関の回転数や稼働時間などの稼動状況の把握や内燃機関のメンテナンスを適時に実施可能にするほか、製品保証に関連する情報の収集などを可能にする。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に本発明を実施するための最良の形態を添付の図面を参照して、詳細に説明する。

本発明にかかる内燃機関の点火制御装置における発電部の構成を示す概念図である。 本発明にかかる内燃機関の点火制御装置における点火制御回路を示す回路図である。

以下、本発明の実施の形態にかかる内燃機関の点火制御装置を、図１および図２を参照して説明する。

図１は本実施の形態にかかる内燃機関の点火制御装置における発電部を示す。この発電部は、内燃機関のクランク軸に取り付けられたロータ１１と、このロータ１１に磁石１２とともに埋設されて、この磁石１２を挟むように配置された一対のポールピース１３、１４と、を備えて構成される。磁石１２はポールピース１３、１４の露出面側がそれぞれＮ極およびＳ極に着磁されるように、相互に磁気的、機械的に結合されている。

内燃機関の非可動部には、コ字状のコア１５が設置されており、このコア１５の脚１５ａ、１５ｂの先端部が微小間隙を介してロータ１１の外周面に臨んでいる。このコア１５の脚１５ｂに発電コイル１６が巻装されている。この発電コイル１６は、図２に示すような２つの出力端子Ｔ１、Ｔ２を有し、これらの出力端子Ｔ１、Ｔ２間には、ダイオード１７、正側の電源ラインＬ１、点火用充放電コンデンサ１８、イグニションコイル１９の１次側コイル１９ａ、負側の電源ラインＬ２、ダイオード２６、抵抗２５およびツェナダイオード２４が順に接続されている。このイグシッションコイル１９の２次側コイル１９ｂの両端には点火プラグ２０が接続されている。

また、このイグニッションコイル１９の１次側コイル１９ａの両端にはスイッチング素子であるサイリスタ２１のアノードおよびカソードがそれぞれ接続され、このサイリスタ２１のゲートに、抵抗２２を介して制御回路部としてのマイクロンピュータ（以下、マイコンと略称する）２３の制御信号出力端子Ｔ３が接続されている。また、サイリスタ２１のカソードおよびゲート間には抵抗２７が接続されている。

マイコン２３の制御信号出力端子Ｔ３と前記抵抗２２との接続点と、電源ラインＬ２との間には平滑コンデンサ２８が接続されている。また、サイリスタ２１のアノード、カソード間にはダイオード２９が並列接続されている。

発電コイル１６の出力端子Ｔ１と電源ラインＬ２との間には、整流用ダイオード３０および抵抗３１が順に接続されている。この発電コイル１６の出力端子Ｔ１とダイオード３０との接続点は、ダイオード３２、抵抗３３およびインダクタンス３４を順に介してマイコン２３の端子Ｔ４に接続されている。これらのダイオード３２、抵抗３３およびインダクタンス３４と、前記ダイオード３０および抵抗３１とは、発電コイル１６の誘起電圧から内燃機関の回転数検知信号を取り出す回転検知回路を構成している。さらに、そのインダクタンス３４と抵抗３３との接続点と、電源ラインＬ２との間には、ツェナダイオード３５および抵抗３６との並列回路が接続され、これらが端子Ｔ４に印加される電位を一定値に設定している。

一方、発電コイル１６の出力端子Ｔ２は、電流の変化に関わらず一定電圧を維持するための前記ツェナダイオード２４および抵抗２５とダイオード３７およびインダクタンス３８を介してマイコン２３の電源入力用の端子Ｔ５に接続されている。

また、抵抗２５とダイオード３７との接続点にはトランジスタ３９のベースおよびコレクタが接続されている。このトランジスタ３９のベースおよびコレクタは、前記ダイオード３７と、抵抗４０とツェナダイオード４１との並列回路とを順に介して電源ラインＬ２に接続されている。トランジスタ３９のエミッタは抵抗４２、コンデンサ４３および電解コンデンサ４４からなる並列回路を介して電源ラインＬ２に接続されており、これらはエミッタ電位を所定電圧に調整する。さらに、トランジスタ３９のエミッタは電流制限用のインダクタンス４５を介してマイコン２３の端子Ｔ６に接続されている。

マイコン２３の端子Ｔ９は内燃機関停止用スイッチ回路のストップ信号入力端子であり、このストップ信号入力端子Ｔ９にはインダクタンス５３および抵抗５２を介してストップ端子４９が接続されている。このストップ端子４９には、例えばマニュアル操作可能なストップスイッチＳＷを介して電源ラインＬ２に接続されている。ストップ端子４９と電源ラインＬ２との間にはツェナダイオード５０が接続されている。なお、インダクタンス５３、抵抗５２、ストップ端子４９およびストップスイッチＳＷは内燃機関停止用スイッチ回路を構成している。

マイコン２３の端子Ｔ８は、これに接続された不揮発性メモリ（図示しない）に対する内燃機関の稼動情報および顧客情報の各信号を入出力するための入出力端子であり、この入出力端子Ｔ８は電流制限用のインダクタンス４６および抵抗４７を介して前記ストップ端子４９に接続されている。このインダクタンス４６、抵抗４７および前記ストップ端子４９は情報信号の入出力回路を構成し、一部（ストップ端子４９など）で前記内燃機関停止用スイッチ回路と重複する。さらに、前記抵抗４７および抵抗５２の接続点は、抵抗５１を介して電源ラインＬ２に接続されるとともに、抵抗５２およびインダクタンス５３を介してマイコン２３の端子Ｔ９に接続されている。抵抗５２とインダクタンス５３との接続点は、コンデンサ５４を介して電源ラインＬ２に接続されている。このコンデンサ５４は、例えばブレーキ動作保持用の時定数回路を構成している。

ところで、マイコン２３は内燃機関の回転数（回転速度）を検知する回転数検知回路を有し、この回転数検知回路で検知した回転数に基づいて、内燃機関の稼動時間、回転速度域ごとの稼動時間、最高速度（最高回転数）等を演算する演算部、内燃機関の起動制御部および停止制御部などを備えている。また、前記演算部による演算結果や点火制御装置を使用する顧客名、店舗名などの顧客情報を日付とともに記録する不揮発性メモリ（図示しない）をマイコン２３の外部に備えている。

また、マイコン２３は前記演算結果や顧客情報を外部の表示装置（図示しない）上に表示させる表示回路を備える。内燃機関の稼動時間や最高回転数などの稼動情報の表示は、内燃機関の稼動状況の把握、例えば内燃機関のメンテナンスをするタイミングの把握、製品保証内での稼動の有無を把握する上で有用である。また、個客情報の表示は最終使用者等の使用者の確認に有用である。

次にかかる構成になる内燃機関の点火制御装置の動作を説明する。内燃機関が起動され、起動後設定回転数に達するまでは、発電コイル１６に得られる誘起電圧は低レベルである。このとき、端子Ｔ１に接続された電源ラインＬ１上に流れる正方向電流は、点火用充放電コンデンサ１８、イグニッションコイル１９の１次側コイル１９ａ、電源ラインＬ２、ダイオード２６、抵抗２５、ツェナダイオード２４および端子Ｔ２に順に流れる。このため、この電流により点火用充放電コンデンサ１８に電荷が蓄積される。このときツェナダイオード２４はこの回路を流れる電流の変化に関わらず、回路電圧を一定値に保持する。

また、発電コイル１６に得られる誘起電圧は、前述の内燃機関の回転数検知回路を構成するダイオード３２、抵抗３３およびインダクタンス３４を介してマイコン２３の端子Ｔ４に入力される。この端子Ｔ４に入力される信号は内燃機関の回転情報であり、この情報に基づいてマイコン２３は内燃機関の回転数（回転速度）を検知し、この検知情報に基づき内燃機関の回転速度を上昇させる方向の制御信号を生成する。そして、この制御信号は端子Ｔ３から抵抗２２を介してサイリスタ２１のゲートに入力され、このサイリスタ２１をターンオンさせる。

このサイリスタ２１のターンオンによって、点火用充放電コンデンサ１８の電荷はコンデンサ２８の放電時定数内でイグニッションコイル１９の１次側コイル１９ａに放電する。このため、イグニッションコイル１９の２次側コイル１９ｂには各コイル１９ａ、１９ｂの巻数比に応じた高電圧が誘起され、この高電圧を受けて点火プラグ２０に火花が発生する。これにより内燃機関の気筒内の混合気に着火が行われ、内燃機関は駆動されて回転速度を上げていく。

この場合において、発電コイル１６の端子Ｔ２には端子Ｔ１に対して逆極性の電圧が誘起され、この電圧は回転制御信号としてダイオード３７を介しマイコン２３の端子Ｔ５に印加される。この回転制御信号は、マイコン２３の端子Ｔ３から出力される前記制御信号の出力タイミングやレベルを制限するように機能し、内燃機関が設定回転数を超えることがないように、つまり最適の稼動回転数となるように、サイリスタ２１のトリガを制御する。

また、トランジスタ３９はマイコン２３の端子Ｔ５に印加される電圧を抵抗４２、コンデンサ４３および電解コンデンサ４によって所定電圧に調整し、この電圧以下でのマイコン２３の誤動作を防止している。

マイコン２３の端子Ｔ９は前記内燃機関停止用スイッチ回路を構成するインダクタンス５３、抵抗５２、ストップ端子４９およびストップスイッチＳＷに接続されているので、ストップスイッチＳＷをオン操作することで、マイコン２３によるサイリスタ２１のトリガを禁止可能にして、内燃機関の稼動を急速停止させることとなる。

さらに、マイコン２３の端子Ｔ８は、インダクタンス４６および抵抗４７を介して前記内燃機関停止用スイッチ回路の一部であるストップ端子４９に接続されている。マイコン２３はこの端子Ｔ８を介して、外部回路Ｇから送信された販売店の店舗名などの顧客情報を取り込んで、前述の不揮発性メモリに書き込んだり、この不揮発性メモリに書き込まれている内燃機関の稼動時間や回転速度などの稼動情報を読み出して、外部装置Ｇに送信したりする。

このため、この端子Ｔ８に接続された前記ストップ端子４９を通じて、外部装置Ｇからの顧客情報の入力と、前記不揮発性メモリからの内燃機関の稼動情報の、外部装置Ｇへの出力とが随時実施可能となる。つまり、内燃機関の停止回路機能を担うストップ端子４９を顧客情報や内燃機関の稼動情報のやり取りに兼用することができる。

以上のように、本実施形態による内燃機関の点火制御装置は、内燃機関の回転により発電コイル１６に電圧を誘起させ、この発電コイル１６の誘起電圧を点火用充放電コンデンサ１８に充電し、前記発電コイル１６の誘起電圧を電源として動作する制御回路部２３から、内燃機関の点火を制御する制御パルスを出力させ、点火用充放電コンデンサ１８の充電電圧をイグニッションコイル１９に供給するスイッチンング素子２１を前記制御パルスによりトリガする内燃機関の点火制御装置であって、制御回路部２３に、点火パルスによる内燃機関の点火制御を停止させるための停止スイッチＳＷを含む内燃機関停止用スイッチ回路と、この内燃機関停止用スイッチ回路の一部を通して外部装置Ｇから入力された顧客情報および内燃機関の稼動履歴情報を記憶する不揮発性メモリと、を接続し、内燃機関の稼動履歴情報および顧客情報を、前記外部装置Ｇおよび制御回路部２３間で入出力信可能な構成とした。

これにより、停止スイッチＳＷが接続された内燃機関停止用スイッチ回路の一部を使用して、外部装置Ｇからの顧客情報を前記不揮発性メモリ記録したり、この不揮発性メモリに記録されている内燃機関の稼動情報や前記顧客情報を外部装置Ｇで読み出して監視可能にし、以って内燃機関の回転数や稼動時間などの稼動状況の把握や内燃機関のメンテナンスを適時に実施できるほか、製品保証に関連する情報の収集が可能になる。

本発明の内燃機関の点火制御装置は、制御回路部と外部装置との間で内燃機関の稼動情報および顧客情報をやり取りすることで、内燃機関の回転数や稼動時間などの稼動状況の把握や内燃機関のメンテナンスを適時に実施できるほか、製品保証に関連する情報を収集できるという効果を有し、内燃機関の稼動情報および顧客情報の管理を可能にする内燃機関の点火制御装置等に有用である。

１１ ロータ
１２ 磁石
１３、１４ ポールピース
１５ コア
１６ 発電コイル
１７ ダイオード
１８ 点火用充放電コンデンサ
１９ イグニッションコイル
２０ 点火プラグ
２１ サイリスタ（スイッチング素子）
２３ 制御回路部（マイクロコンピュータ）
２４、３５、５０ ツェナダイオード
２９ 逆流防止ダイオード
３８、４５、４６、５３ インダクタンス
３９ トランジスタ
４９ ストップ端子
５１、５２ 抵抗
５３ インダクタンス
Ｌ１、Ｌ２ 電源ライン
Ｔ１、Ｔ２ 出力端子
ＳＷ ストップスイッチ
Ｇ 外部装置

Claims (3)

1. 内燃機関の回転により電圧を誘起する発電コイルと、この発電コイルの誘起電圧を充電する点火用充放電コンデンサと、前記発電コイルの誘起電圧を電源として動作し、内燃機関の点火用制御パルスを出力する制御回路部と、前記制御パルスを受けてトリガされ、前記点火用充放電コンデンサの充電電圧をイグニッションコイルに供給するスイッチンング素子と、備える内燃機関の点火制御装置であって、前記制御回路部には、前記点火パルスによる内燃機関の点火制御を停止させるための停止スイッチを含む内燃機関停止用スイッチ回路と、該内燃機関停止用スイッチ回路の一部を通して外部装置から入力された顧客情報および前記内燃機関の稼動履歴情報を記憶する不揮発性メモリと、が接続され、内燃機関の前記稼動履歴情報および顧客情報を、前記外部装置および制御回路部間で入出力信可能にしたことを特徴とする内燃機関の点火制御装置。
2. 前記制御回路部には、内燃機関の稼動履歴情報および顧客情報を表示する表示部が接続されていることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の点火制御装置。
3. 内燃機関の前記稼動履歴情報が、内燃機関の全稼動時間および回転速度域ごとの稼動時間であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の点火制御装置。

Images