JP3858111B2

JP3858111B2 - エンジンの速度規制方法とガバナー装置

Info

Publication number: JP3858111B2
Application number: JP04395894A
Authority: JP
Inventors: 美徳大木; 裕望月; 慎一川上
Original assignee: 飯田電機工業株式会社
Priority date: 1994-03-15
Filing date: 1994-03-15
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2021-12-13
Also published as: JPH07253033A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、気化器からエンジン本体に供給される燃料と空気との混合気を遮断することにより、エンジンの回転速度を一定値以下に規制する速度規制方法と、この方法を実施するガバナー装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
気化器からエンジン本体に供給される混合気の量を制御して、エンジンの速度を制御するものとしては、特公平２−４０８５７号公報、特公平３−４０２１９号公報、特公平５−８７６５８号公報、さらに実公平３−１１３９１号公報等に開示された技術がある。
【０００３】
これらの従来技術は、直接または間接的にエンジンの速度および気化器の絞り弁の開度を電気的に監視し、両監視電気情報に従って、必要時に気化器の絞り弁を稼働制御して、エンジンの速度を適正に制御するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術は、構造が複雑であると共に微妙な動作を要求される気化器に施されるものであるので、この気化器に対する取付けまたは連結、および動作調整がきわめて難しいと云う問題があった。
【０００５】
また、気化器に補助的に取付けた従来技術が故障すると、気化器自体の正常な動作を得ることができなくなるので、エンジンの稼働が不可能となり、エンジンの故障原因を増やすと云う問題があった。
【０００６】
さらに、エンジンの重要な構成部分である気化器に直接取付けられるので、その取付け取外しに高度な専門技術を要すると共に、面倒な気化器の調整を必要とし、このため取扱いおよび実施が困難となると云う問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記した従来技術における問題点を解消すべく創案されたもので、気化器とは無関係に、燃料と空気との混合気のエンジン本体への供給を遮断制御することを技術的課題とし、もって正確で確実なエンジンの速度規制動作を得ると共に、簡単な取扱いを得ることを目的とする。
【０００８】
上記技術的課題を解決する本発明の方法手段は、
エンジン本体と気化器との間に、エンジン本体の熱を断熱して、気化器をエンジン本体に適正に取付けるべくインシュレータに施されること、
点火装置を構成する点火コイルの一次巻線の一次出力電圧値により検出された、エンジン本体の回転速度が、過回転速度領域の直前の値である、予め設定された一定値を越えた状態時に、インシュレータに変位可能に設けた遮断体を、気化器とは無関係に、一次巻線の発生電力の一部で変位させて、インシュレータの混合気通路を遮断すること、
にある。
【０００９】
インシュレータの混合気通路の遮断を、インシュレータに変位可能に設けた遮断体を変位させて達成するのが簡単であり、エンジン本体の、予め設定される回転速度の一定値を、過回転速度領域の直前の値とするのが有効であり、エンジン本体の回転速度を、点火装置を構成する点火コイルの一次巻線の一次出力電圧値により検出するのが有利である。
【００１０】
また、上記技術的課題を解決する本発明の構造手段は、
エンジン本体と気化器との間に設けられ、エンジン本体の熱を断熱して、気化器をエンジン本体に適正に取付けるインシュレータを有すること、
このインシュレータに設けられ、インシュレータの混合気通路を、気化器とは無関係に変位して遮断する遮断体を有すること、
電力により駆動し、遮断体を変異させる駆動体を有すること、
点火装置を構成する点火コイルの一次巻線の一次出力電圧の逆方向部分で作動するワンショット回路からの矩形波状のワンショット出力電圧を充電して、一定時定数で放電される検出電圧の値が予め設定された値を越えた状態時に、一次出力電圧の順方向部分の一部を、駆動体に駆動電力として供給する制御回路を有すること、
にある。
【００１１】
遮断体を、インシュレータの混合気通路内に配置され、回動軸心を混合気通路に直交させた平板体で構成するか、インシュレータの混合気通路を遮断する太さを有して、この混合気通路を横断する姿勢で配置され、混合気通路内に位置する部分に中心軸心を横切る通孔を設け、中心軸心を回動軸心とした短円柱体で構成するか、さらにはインシュレータの混合気通路に横断する方向から出入りする平板体で構成するのが良い。
【００１２】
駆動体を、プランジャ型リニアモータで構成するか、リニアモータで構成するか、さらにはトルクモータで構成するのが良い。
【００１３】
点火装置の高圧磁石発電機の発生電力の一部を、駆動体の駆動電力とするのが有効である。
【００１４】
制御回路を、点火コイルの一次巻線の一次出力電圧の順方向部分から駆動体の駆動電力を生成する電源回路と、一次出力電圧の逆方向部分で作動するワンショット回路と、このワンショット回路からの矩形波状のワンショット出力電圧を充電して、一定時定数で放電する積分回路と、この積分回路の出力である検出電圧を、エンジンの制限したい回転速度に合わせて予め設定された設定値と比較し、検出電圧が設定値を越えた状態時に出力するコンパレータと、このコンパレータの出力によりトリガされて、駆動体を電源回路に接続するドライブスイッチと、から構成するのが有利である。
【００１５】
【作用】
エンジン本体の回転速度が、予め設定した一定値を越えた状態時に、インシュレータの混合気通路を遮断するので、気化器の動作とは全く関係なしに、エンジン本体への混合気の供給を遮断することになり、このエンジン本体への混合気の供給の遮断により、エンジンは、その回転速度を低下させる。
【００１６】
このインシュレータの混合気通路が遮断した状態は、気化器の動作とは全く関係なしに生じるものであるので、エンジンの運転操作をしない限り、気化器は、インシュレータの混合気通路の遮断によるエンジンの回転速度低下以前の状態を維持している。
【００１７】
このインシュレータの混合気通路の遮断は、エンジン本体の回転速度が予め設定した一定値を越えた状態時に達成されるものであるので、インシュレータの混合気通路の遮断により、エンジン本体の回転速度が低下し、予め設定した一定値以下になると、インシュレータの混合気通路の遮断は解除され、気化器の状態が回転速度低下以前の状態を維持していることから、再びエンジン本体への混合気の供給が開始され、エンジンの稼働は継続する。
【００１８】
エンジンの回転速度が予め設定された一定値以下である状態では、一次巻線の一次出力電圧から得られる検出電圧の値は、エンジンの回転速度の一定値に対応して設定された一定電圧値よりも小さく、制御回路による駆動体への電力の供給はなく、遮断体はインシュレータの混合気通路を開放した状態となっている。
【００１９】
この状態から、一次巻線の一次出力電圧から得られる制御回路の検出電圧の値が、設定さた一定電圧値に達すると、すなわちエンジンの回転速度が一定値にたっすると、制御回路による駆動体に対する電力の供給が開始されるので、駆動体の稼働により遮断体が変位してインシュレータの混合気通路を遮断し、気化器からエンジン本体への混合気の供給を遮断する。
【００２０】
駆動体は、電力の供給により稼働して遮断体を変位させるが、電力の供給が停止すると、元の状態に自動復帰するので、遮断体は、駆動体の稼働状態から非稼働状態への復帰により、混合気通路に対して遮断状態から非遮断状態に自動的に復帰する。
【００２１】
なお、本発明は、気化器の状態を全く変化させることなく、エンジン本体への混合気の供給を遮断して速度規制を達成するものであるので、速度規制によりエンジン本体が正常運転状態に復帰した後、早期に回転速度が上昇し、再び速度規制動作が行われると云う不都合の発生する可能性があるが、混合気の供給遮断によるエンジン本体の回転速度低下は、極めて顕著なエンジンの状態変化として感知することができるので、これにより必要に応じて気化器の状態を制御して、エンジンの回転速度を正常運転状態に維持するようにすれば良い。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明によるガバナー装置１を取付けたエンジンの全体外観を示すもので、カバー３３で覆われたエンジン本体２７と気化器３４との間に本発明のガバナー装置１が取付けられており、フイン２９を有するシリンダ２８とクランクケース３０との一体物構造のエンジン本体２７には、カバー３３で覆われたマフラー３１が取付けられ、カバー３３の一部からマフラー３１の排気口３２が露出している。
【００２３】
エンジン本体２７は、タンクキャップ３７で開閉される燃料タンク３６上に搭載状に組付けられ、この燃料タンク３６から燃料パイプ３５が気化器３４に延びている。
【００２４】
本発明のガバナー装置１の主要構成部分の一つであるインシュレータ２は、エンジン本体２７に対して気化器３４を、エンジン本体２７に発生する高温から断熱した状態で、また所望する適正な位置および姿勢で組付けるスペーサ的な部材であり、気化器３４からの混合気をエンジン本体２７に導く混合気通路３が設けられており、エンジン本体２７および気化器３４に取付けるための取付け孔４が混合気通路３と平行る設けられている。
【００２５】
本発明のガバナー装置１は、このインシュレータ２に、インシュレータ２の混合気通路３を遮断できる遮断体５と、この遮断体５を変位させる駆動体７と、この駆動体７の駆動力を遮断体５に伝えて、遮断体５を直接変位させる伝達機構９と、そしてエンジンの点火装置の点火コイル３９の一次巻線４０の出力電圧Ｖ₁に従って、駆動体７の駆動制御を行う制御回路２０とから構成されている。
【００２６】
図２ないし図４は遮断体５の構成例を示すもので、図２のものは、混合気通路３を横断する方向に軸心を位置させて回動自在に設けた変位軸６に、混合気通路３内に回動変位自在に配置され、回動により混合気通路３を遮断する平円板体から構成されており、図３のものは、混合気通路３の口径よりも大きい直径を有すると共に、混合気通路３に対向する箇所に通気孔を開孔し、インシュレータ２に回動自在に組付けられた円柱体で構成されており、図４のものは、混合気通路３を遮断できる大きさを有し、混合気通路３を横断する方向に摺動変位可能に取付けられた平板体で構成されている。
【００２７】
図２の遮断体５は、小さな平円板体で構成されると共に、混合気通路３の遮断に要する変位が、変位軸６の略９０°の回動だけで良いので、負荷荷重および変位量が小さく、このため遮断体５による混合気通路３の遮断制御を感度良く達成できると共に、駆動出力の小さい駆動体７の利用が可能である。
【００２８】
図３の遮断体５は、変位軸６をも兼ねることの可能な円柱体で構成されると共に、混合気通路３の遮断に要する変位が略９０°の回動だけで良く、それ自体に混合気通路３の一部とをなる通孔を形成しているので、正常動作時における混合気通路３における混合気の流通の邪魔となることが全くないと共に、遮断のための変位量が小さく、このため遮断体５に関連する構成を簡単にすることができる反面、負荷荷重が大きくなり勝ちであるので、駆動体７として駆動出力の大きいものを必要とする。
【００２９】
図４の遮断体５は、単純な平板体で構成されていると共に、混合気通路３に出入りして遮断するものとなっているので、正常動作時における混合気通路３における混合気の流通の邪魔となることが全くないと共に、負荷荷重を小さく、このためインシュレータ２における混合気の良好な通過を維持できると共に、駆動出力の小さい駆動体７の使用が可能である反面、混合気通路３の遮断に要する変位量が大きいので、遮断体５の変位駆動に関連する構成が複雑となり勝ちである。
【００３０】
図５ないし図７は、インシュレータ２と駆動体７と伝達機構９との組合せ構成例を示すもので、図５は、駆動体７としてプランジャ型リニアモータを使用した場合を、図６および図７は、駆動体７としてトルクモータまたはリニアモータを使用した場合を示している。
【００３１】
図５の伝達機構９は、取付け板１９でインシュレータ２に固定されたプランジャ型リニアモータを使用した駆動体７の出力軸に固定された駆動ロッド１０と、基端を遮断体５の変位軸６に固定し、先端を駆動ロッド１０の先端に回動自在に軸止した従動クランク１１とから構成され、駆動体７の直線変位駆動を、駆動ロッド１０と従動クランク１１とのクランク機構により、変位軸６の回動変位に変換して、遮断体５による混合気通路３の遮断を達成し、駆動体７への駆動電力の供給が停止すると、復帰バネ８の弾力により元の位置に自動復帰して、遮断体５による混合気通路３の遮断を解除する。
【００３２】
図６の伝達機構９は、取付け板１９でインシュレータ２に固定された駆動体７の出力軸に基端を固定し、長さ方向に沿って摺動溝１４を開設したた駆動腕１２と、基端を変位軸６に固定し、先端部に突設した摺動ピン１５を摺動溝１４に遊合させた従動腕１３とから構成され、摺動ピン１５の突設位置を調整することにより、駆動体７の一定回動出力による遮断体５の回動量を調整設定する。
【００３３】
図７の伝達機構９は、取付け板１９でインシュレータ２に固定された駆動体７の出力軸に固定された駆動歯車１６と、変位軸６に固定され、駆動歯車１６と噛み合う従動歯車１７とから構成され、駆動歯車１６および従動歯車１７の歯数を調整することにより、駆動体７の出力に対する変位軸６すなわち遮断体５の回動変位量を調整する。
【００３４】
なお、図７において、停止ピン１８は、従動歯車１７の復帰限位置を設定するためのもので、図５および図６の実施例にも設けるのが良く、また図６および図７に図示省略された復帰バネ８は、駆動体７の出力軸部分または変位軸６部分に設けるのが良い。
【００３５】
図８は、エンジンの回転速度に従って駆動体７の動作を制御する制御回路２０の回路構成の一例を示すもので、この制御回路２０は、永久磁石を埋設して回転するフライホイール４３と組合さって高圧磁石発電機を構成し、二次巻線４１にプラグ４２を接続した点火コイル３９と点火回路３８とで構成される点火装置と一体に、点火コイル３９の一次巻線４０に直列接続された形態で設けられ、一次巻線４０の一次出力電圧Ｖ₁（図９参照）の一部を、駆動体７の駆動電力とすると共に、駆動体７の制御電力とするようにしている。
【００３６】
この制御回路２０は、一次出力電圧Ｖ１の順方向分の一部を充電する電源回路２１と、この電源回路２１の電力の一部を入力して、一次出力電圧Ｖ１の逆方向分により作動して矩形波のワンショット出力電圧Ｖ２（図９参照）を出力するワンショット回路２３と、このワンショット出力電圧Ｖ２を積分して検出電圧Ｖ３（図９参照）を出力する積分回路２４と、この検出電圧Ｖ３とエンジンの回転速度に従って予め設定したしきい値である一定電圧値と比較して、この一定電圧値を検出電圧Ｖ３が越えた状態で制御信号を出力するコンパレータ２５と、このコンパレータ２５からの制御信号の入力によりトリガして、電源回路２１の充電電力を駆動体７に駆動電力として供給するドライブスイッチ２６とから構成されている。
【００３７】
電源回路２１は、ダイオードにより一次出力電圧Ｖ₁の順方向分だけを充電するコンデンサで構成され、このコンデンサには、ツェナーダイオードとトランジスタとの直列回路で構成される電圧安定化回路２２が接続されており、ツェナーダイオードの作用により、コンデンサの充電電圧は一定電圧となり、またトランジスタの作用により、ワンショット回路２３への一定電圧値の入力信号は、一次出力電圧Ｖ₁の逆方向分の発生時点に制限される。
【００３８】
すなわち、制御回路２０は、一次出力電圧Ｖ１の逆方向分を利用して、一次出力電圧Ｖ１の順方向分による駆動体７の動作制御を行っているのである。
【００３９】
ワンショット回路２３は、エンジンのワンサイクル毎にワンショット出力電圧Ｖ₂を出力するが、このワンショット出力電圧Ｖ₂の各矩形波は、その発生時間間隔が、エンジンの回転速度が高くなるに従って短くなる。
【００４０】
それゆえ、放電時定数の一定である積分回路２４の検出電圧Ｖ₃は、エンジンの回転速度が上昇するに従って、コンデンサに充電した電圧の放電量が少なくなり、その分、高い電圧値を維持することになる。
【００４１】
コンパレータ２５は、検出電圧Ｖ₃が予め設定されたしきい値よりも大きくなった時点で、駆動信号を出力してトランジスタであるドライブスイッチ２６をトリガして、電源回路２１の一定電圧の電力を駆動体７に供給して駆動させ、遮断体５を変位させてインシュレータ２の混合気通路３を遮断する。
【００４２】
遮断体５による混合気通路３の遮断により、気化器３４からエンジン本体２７への混合気の供給が遮断されるので、エンジンの回転速度は急速にかつ強制的に所望範囲まで低下するが、エンジンの回転速度が所望値まで低下すると、検出電圧Ｖ₃がしきい値よりも小さくなるので、ドライブスイッチ２６の作用により駆動体７の電力の供給が停止し、遮断体５が復帰して混合気通路３が開放されるので、気化器３４からエンジン本体２７への混合気の供給が再開される。
【００４３】
図２および図５の構成の本発明装置を、川崎重工製の２サイクル、２５ｃｃのＴＧ２５エンジンに取付け、エンジンの規制回転速度を９０００ｒｐｍに設定すると共に、９０００ｒｐｍで遮断体５が混合気通路３を完全に遮断するように駆動体７の出力トルクと復帰バネ８の弾力とを調整して運転したところ、エンジンの回転速度が８５００ｒｐｍを越えると駆動体７に電力が供給され始め、回転速度が９０００ｒｐｍでは混合気通路３は遮断体５により完全に遮断された状態となった。
【００４４】
実測によるコントロール精度は、９０００ｒｐｍ±３０ｒｐｍときわめて高いものであり、ハッチングのないきわめて円滑な制御動作を発揮した。
【００４５】
【発明の効果】
本発明は、上記した構成となっているので、以下に示す効果を奏する。
エンジン本体に対する気化器の取付けに設けられたインシュレータに施すものであり、単に混合気通路を開閉遮断するだけのものであるので、その取付けおよび構造が極めて簡単となり、もってその実施が容易である。
【００４６】
気化器の動作とは無関係にエンジン本体への混合気の供給遮断制御を達成することができるので、混合気の遮断制御後におけるエンジンの回転動作復帰が速やかであると共に極めて円滑であり、もってエンジンの速度制限制御が容易で確実であると共に、無理のない円滑なエンジン動作を得ることができる。
【００４７】
単に混合気通路を形成するインシュレータに設けられるものであるので、エンジンの稼働に影響なく、気化器の変更および調整が必要なく、その取付けを任意に選択できると共に、その取付け、取り替えが簡単であり、もって単品としての取扱いが可能である。
【００４８】
稼働していない状態では、インシュレータの混合気通路を開放した状態であるので、例え故障したとしてもエンジンの動作に悪影響を与えることがなく、もってエンジンの正常な動作を損なう故障の原因を増やすことがない。
【００４９】
エンジンの回転速度の規制制御を、気化器からエンジン本体への混合気の供給遮断により達成するので、規制動作中に、エンジンから生ガスが排出されることがなく、速度規制によるアフターバーナの発生とか、エンジン本体が異常に高温となるとか、エンジンの音、振動が激しくなるとか、排気ガスの煙の量が増大するとかの不都合の発生を皆無とすることができ、もって排気ガスによる環境汚染が少なく、高い安全性を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガバナー装置を組付けた小型エンジンの全体外観を示す全体正面図。
【図２】本発明のガバナー装置の遮断体の一実施例を示す部分破断した全体斜視図。
【図３】本発明のガバナー装置の遮断体の他の実施例を示す部分破断した全体斜視図。
【図４】本発明のガバナー装置の遮断体のさらに他の実施例を示す部分破断した全体斜視図。
【図５】本発明のガバナー装置の一実施例を示す全体外観斜視図。
【図６】本発明のガバナー装置の他の実施例を示す全体外観斜視図。
【図７】本発明のガバナー装置のさらに他の実施例を示す全体外観斜視図。
【図８】本発明のガバナー装置の制御回路の一実施例を示す電気回路図。
【図９】図８に示した制御回路の動作の説明に供する動作線図。
【符号の説明】
１；ガバナー装置２；インシュレータ
３；混合気通路４；取付け孔
５；遮断体６；変位軸
７；駆動体８；復帰バネ
９；伝達機構１０；駆動ロッド
１１；従動クランク１２；駆動腕
１３；従動腕１４；摺動溝
１５；摺動ピン１６；駆動歯車
１７；従動歯車１８；停止ピン
１９；取付け板２０；制御回路
２１；電源回路２２；電圧安定化回路
２３；ワンショット回路２４；積分回路
２５；コンパレータ２６；ドライブスイッチ
２７；エンジン本体２８；シリンダ
２９；フイン３０；クランクケース
３１；マフラー３２；排気口
３３；カバー３４；気化器
３５；燃料パイプ３６；燃料タンク
３７；タンクキャップ３８；点火回路
３９；点火コイル４０；一次巻線
４１；二次巻線４２；プラグ
４３；フライホイール４４；ストップスイッチ
Ｖ₁；一次出力電圧Ｖ₂；ワンショット出力電圧
Ｖ₃；検出電圧

Claims

エンジン本体（２７）と気化器（３４）との間に、前記エンジン本体（２７）の熱を断熱して、前記気化器（３４）を前記エンジン本体（２７）に適正に取付けるべくインシュレータ（２）を設けた構成において、点火装置を構成する点火コイル（３９）の一次巻線（４０）の一次出力電圧（Ｖ１）値により検出された、前記エンジン本体（２７）の回転速度が、過回転速度領域の直前の値である、予め設定された一定値を越えた状態時に、前記インシュレータ（２）に変位可能に設けた遮断体（５）を、前記気化器（３４）とは無関係に、前記一次巻線（４０）の発生電力の一部で変位させて、前記インシュレータ（２）の混合気通路（３）を遮断するエンジンの速度規制方法。
エンジン本体（２７）と気化器（３４）との間に設けられ、前記エンジン本体（２７）の熱を断熱して、前記気化器（３４）をエンジン本体（２７）に適正に取付けるインシュレータ（２）と、該インシュレータ（２）に設けられ、該インシュレータ（２）の混合気通路（３）を、前記気化器（３４）とは無関係に変位して遮断する遮断体（５）と、電力により駆動し、前記遮断体（５）を変位させる駆動体（７）と、点火装置を構成する点火コイル（３９）の一次巻線（４０）の一次出力電圧（Ｖ１）の逆方向部分で作動するワンショット回路（２３）からの矩形波状のワンショット出力電圧（Ｖ２）を充電して、一定時定数で放電される検出電圧（Ｖ３）の値が予め設定された値を越えた状態時に、前記一次出力電圧（Ｖ１）の順方向部分の一部を、前記駆動体（７）に駆動電力として供給する制御回路（２０）と、から成るエンジンのガバナー装置。
制御回路（２０）を、一次巻線（４０）の一次出力電圧（Ｖ１）の順方向部分から駆動体（７）の駆動電力を生成する電源回路（２１）と、前記一次出力電圧（Ｖ１）の逆方向部分で作動するワンショット回路（２３）と、該ワンショット回路（２３）からの矩形波状のワンショット出力電圧（Ｖ２）を充電して、一定時定数で放電する積分回路（２４）と、該積分回路（２４）の出力である検出電圧（Ｖ３）を、エンジンの制限したい回転速度に合わせて予め設定された設定値と比較し、前記検出電圧（Ｖ３）が設定値を越えた状態時に出力するコンパレータ（２５）と、該コンパレータ（２５）の出力によりトリガされて、前記駆動体（７）を前記電源回路（２１）に接続するドライブスイッチ（２６）と、から構成した請求項２に記載のエンジンのガバナー装置。