JP4641462B2 - 携帯型作業機用エンジンのオートチョークおよびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、携帯型作業機用エンジンのオートチョークおよびその制御方法に関する。

従来、携帯型作業機として草刈り用の刈払機が知られている。このような刈払機では、アウターパイプの先端に設けられた刈刃やナイロンカッタが２サイクルエンジン等によって駆動されるのであるが、エンジンは通常アウターパイプの後端側に設けられるか、あるいは背負式では、適宜なショルダー器具によって作業者に背負われることになる（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

ところで近年では、エンジンの始動性を向上させるために、オートチョークを採用した刈払機が登場するようになった。オートチョークとしては種々の構成のものがあるが、本発明者等は、キャブレタと一体にソレノイドバルブを設け、このソレノイドバルブを開くことで、キャブレタ内の吸気路またはメイン燃料路に過濃化用の燃料が供給される構成を提案している。

このようななオートチョークでは、エンジン状態を温度センサ等の温度検出手段から得られる検出結果に基づいて判定するとともに、この判定結果に基づいてソレノイドバルブの開閉を制御し、所定温度以下の場合にのみオートチョークを効かせるようになっていることが多い（例えば、特許文献３参照）。

特開平１０−１５０８２５号公報 特開平０９−２９４４４１号公報 特開２００２−３３９８０５号公報

しかしながら、刈払機は使用される環境が様々であるため、オートチョークを効かせるための温度設定が不適切であると、始動性が依然として改善されなかったり、反対に、エンジンが所謂かぶってしまって始動性がさらに悪化したりするという問題が生じる。

また、温度検出手段により検出可能な温度としては色々考えられるが、シリンダブロックやクランクケースの温度は外気温度の影響を受け易いために、エンジン状態を正しく反映しないことがある。従って、これらの温度に基づいてオートチョークを制御した場合、始動性をさほど改善できない可能性がある。

本発明の目的は、温度検出手段によって適切な部位の温度を検出するとともに、オートチョークを作動させるための動作温度を最適に設定することにより、エンジンの始動性を確実に向上させることができる携帯型作業機用エンジンのオートチョークおよびその制御方法を提供することにある。

本発明の携帯型作業機用エンジンのオートチョークは、燃料過濃混合気を生成するための燃料の供給および停止が切換可能な切換手段と、前記エンジンに設けられたくいイグニッションコイルと、前記イグニッションコイルに内蔵されて当該イグニッションコイルの温度を検出するコイル温度検出手段と、コイル温度検出手段から取得される取得温度と予め設定された最大作動限界温度とを比較する取得温度比較手段と、取得温度が最大作動限界温度以下であると判定された場合に前記切換手段に燃料供給のための信号を出力する信号出力手段とを備え、前記最大作動限界温度が２０〜３５℃に設定されていることを特徴とする。

本発明の携帯型作業機用エンジンのオートチョークの制御方法は、前記エンジンには、イグニッションコイルを設けておくとともに、前記イグニッションコイルには、当該イグニッションコイルの温度を検出するコイル温度検出手段を内蔵しておき、前記イグニッションコイルの温度を前記コイル温度検出手段にて検出するステップと、イグニッションコイルの温度と予め設定された最大作動限界温度とを比較するステップと、イグニッションコイルの温度が最大作動限界温度以下であると判定された場合に前記オートチョークを作動させるステップとを備え、前記最大作動限界温度を２０〜３５℃に設定したことを特徴とする。

以上の各発明によれば、外気温度に左右されにくいイグニッションコイルの温度によりエンジンの状態が適格に判定されるようになるうえ、オートチョークを作動させるか否かを判定するための最大作動限界温度を最適に設定し、これらの温度の比較によってオートチョークの動作を制御するため、オートチョークによるチョーク機能を確実に発揮させることができ、エンジンの始動性を大幅に向上させることができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る刈払機１を示す全体斜視図、図２は、刈払機１の要部をを示す斜視図、図３は、前記要部の構成を示すブロック図である。

図１において、刈払機１は、アウターパイプ１Ａの一端側に設けられた動力部２により、他端側の取付部３に取り付けられる図示略の刈刃やナイロンカッタを駆動する構成であり、アウターパイプ１Ａの内部には動力部２からの動力を伝達するシャフトが挿通されている。また、アウターパイプ１Ａの途中には、作業者によって把持されるハンドル４およびグリップ５が設けられ、グリップ５近傍には、当該グリップ５を握りながら動力部２の出力操作を行うアクセルレバー６、および始動用の電力を動力部２に供給する小型のバッテリ７Ａ（図３）が内蔵されたスイッチボックス７が設けられている。

このような刈払機１の動力部２は、図１ないし図３に示すように、複数の外装カバー８で覆われた２サイクルエンジン１０を備えている。エンジン１０の図２中の下方側には燃料タンク１０Ａが設けられ、燃料タンク１０Ａからの燃料がキャブレタ１０Ｂを通してエンジン１０に供給される。

さらに、図３において、エンジン１０を構成するクランクシャフト１１の一端側（図２中の後方側）には、バッテリ７Ａからの電力で駆動される電動モータ付きのスタータ装置１２が設けられている。スタータ装置１２の詳細な構成については図示および説明を省略するが、概略、電動モータで渦巻きばねを巻き上げて機械的エネルギを蓄積するとともに、巻き上げられた渦巻きばねを開放することにより、蓄積された機械的エネルギでクランキングし、エンジン１０を始動させるものである。このようなスタータ装置１２のスタータボタン１３は、前記スイッチボックス７（図１）等に設けられている。

そして、エンジン１０のクランクシャフト１１の他端には、回転方向に複数の磁石が配置されたロータ１４が取り付けられている。ロータ１４にはチャージコイル１５およびイグニッション（ＩＧ）コイル１６が近接しており、各コイル１５，１６では、ロータ１４の回転による電磁誘導により起電力を生じる。チャージコイル１５で生じた電力は、バッテリ７Ａに充電される。バッテリ７Ａからの電力は、前述したスタータ装置１２の駆動の他、ヒータ１７へも供給される。ＩＧコイル１６で生じた電力は、クランキング時に出力されるスタータ信号の生成に用いられる。また、図２に示すように、ロータ１４には遠心クラッチ１８が設けられ、この遠心クラッチ１８を介してアウターパイプ１Ａ内のシャフトに動力が伝達される。

このような本実施形態の刈払機１のエンジン１０には、オートチョーク２０が設けられている。
オートチョーク２０は、キャブレタ１０Ｂ内に設けられた切換手段としてのソレノイドバルブ２１と、ソレノイドバルブ２１を制御する制御回路２２と、ＩＧコイル１６の温度を検出する温度センサ等からなるコイル温度検出手段２３とを備えて構成されている。オートチョーク２０が効いている状態ではソレノイドバルブ２１が開いており、このソレノイドバルブ２１を通しても、キャブレタ１０Ｂ内の吸気路またはメイン燃料路に燃料タンク１０Ａからの燃料が供給され、燃料過濃とされた混合気がエンジン１０に供給される。

コイル温度検出手段２３はＩＧコイル１６に内蔵されており、外気等の影響を受けにくい。従って、検出された温度は、エンジン１０の状態を適格に示すことになるため、後述するように、このような温度をオートチョーク２０の作動の判断に使用することの意義は大きい。

オートチョーク２０の特に制御回路２２は、スタータ信号入力手段３１、コイル温度取得手段３２、設定温度記憶手段３３、取得温度比較手段３４、および信号出力手段としてのバルブ開信号出力手段３５を備えている。

スタータ信号入力手段３１は、エンジン１０を始動する際のクランキング時に出力されるスタータ信号をＩＧコイル１６とロータ１４との電磁誘導により入力する。本実施形態でのエンジン１０では、スタータ装置１２による１回のクランキング動作によってピストンが数回往復動し、クランクシャフト１１に設けられたロータ１４も同じく数回転する。従って、ＩＧコイル１６からは、ロータ１４に設けられた磁石数に応じた複数のスタータ信号が連続して出力され、スタータ信号入力手段３１がこれを入力する。

コイル温度取得手段３２は、コイル温度検出手段２３からの温度検出信号を入力し、ＩＧコイル１６の実際の温度を取得する。コイル温度取得手段３２による温度取得は、スタータ信号入力手段３１が１発目のスタータ信号を入力したことをトリガにして行われる。

設定温度記憶手段３３には、オートチョーク２０を動作させるか否かを判断するための設定温度が記憶されている。この設定温度は、ＩＧコイル１６の温度と比較される温度であって、２０〜３５℃に設定される。つまり、ＩＧコイル１６の温度が設定温度以下であれば、オートチョーク２０を作動させるが、設定温度を越えている場合にはオートチョーク２０を作動させない。

すなわち、この設定温度は、オートチョーク２０を動作させるための最大作動限界温度である。３５℃を越えている場合にオートチョーク２０を作動させると、エンジン１０がかぶり気味になり、かえって始動性が悪化する。２０℃よりも低い温度設定では、冷えたエンジン１０に対してチョーク機能を十分に発揮できない可能性があり、実用的ではない。このように、本実施形態では、オートチョーク２０の最大作動限界温度の最適化を図ったため、エンジン１０の始動性を良好にできる。

取得温度比較手段３４は、前述した設定温度と、コイル温度取得手段３２が取得したＩＧコイル１６の実際の温度とを比較し、この比較結果をバルブ開信号出力手段３５に出力する。

バルブ開信号出力手段３５は、実際の取得温度が設定温度以下である場合に、ソレノイドバルブ２１に対して開信号を出力し、オートチョーク２０を作動させる。ソレノイドバルブ２１が開いている時間は特に限定されないが、本実施形態では１７０msec程度であり、１回のクランキング中にピストンが往復動を繰り返している時間に略等しい。これに対して、実際の取得温度が設定温度を越えていれば、バルブ開信号出力手段３５はソレノイドバルブ２１に対して何ら信号を出力しない。この場合、ソレノイドバルブ２１は任意の付勢手段により閉側に付勢されており、オートチョーク２０は作動しない。

ところで、図３に示すように、コイル温度検出手段２３の近傍にはヒータ１７が設けられている。このヒータ１７へは、エンジン１０を始動する際のクランキング時に、スタータボタン１３の押圧操作に連動してバッテリ７Ａから通電される。従って、エンジン１０が始動しないためにスタータボタン１３を押し続け、クランキングを継続して行うと、ヒータ１７への通電も継続されてヒータ１７の温度が上昇し、近傍に位置したコイル温度検出手段２３に影響を及ぼすようになる。

この結果、コイル温度検出手段２３は、ＩＧコイル１６の温度が実際には設定温度を越えていないにもかかわらず、ヒータ１７の影響によって設定温度を越えた温度が検出されることになる。こうすることで、過濃燃料によるオートチョーク２０の作動を強制的に回避する状態にし、クランキングを複数回以上行うことでのエンジン１０のかぶりを防止している。クランキングを何回行えばエンジン１０がかぶり気味になるかは、予め実験等でわかっているため、その回数分クランキングが繰り返された時にコイル温度検出手段２３で設定温度を越える温度が検出されるよう、ヒータ１７の容量や、通電量、コイル温度検出手段２３とヒータ１７との相互関係が決められる。

以下には、図４に示すフローチャートをも参照し、オートチョーク２０の動作フローについて説明する。
まず作業者は、スタータボタン１３を押す等してエンジン１０のスタート操作を行う（ステップＳ１）。すると刈払機１では、バッテリ７Ａからの電力によってスタータ装置１２が駆動され、エンジン１０のクランキングが開始されて点火プラグ１９が点火される。また、このクランキング中において、ＩＧコイル１６では起電力が生じ、ＩＧコイル１６からは制御回路２２に対してスタータ信号が出力されるとともに、スタータボタン１３の操作に連動してヒータ１７に通電される（ステップＳ２）。

そして、制御回路２２では、スタータ信号入力手段３１がスタータ信号を入力し、コイル温度取得手段３２がＩＧコイル１６の温度をコイル温度検出手段２３から取得する（ステップＳ３）。この後、取得温度比較手段３４は、取得したＩＧコイル１６の温度と、設定温度記憶手段３３に記憶された設定温度とを比較する（ステップＳ４）。比較の結果、ＩＧコイル１６の温度が設定温度を超えていれば、そのままクランキングが行われてステップＳ６に進むが、ＩＧコイル１６の温度が設定温度以下であれば、バルブ開信号出力手段３５は、ソレノイドバルブ２１に対して開信号を出力し、オートチョーク２０をクランキング中の所定時間だけ作動させる。このことにより、エアフィルタ１０Ｃを通して入り込む吸気に過濃な燃料が混合され、この混合気が供給された状態でクランキングが行われることになる（ステップＳ５）。

次いで、作業者はエンジン１０が始動したかを確認し、始動しない場合には、スタータボタン１３をそのまま押し続けてＳ２からのステップを繰り返す（ステップＳ６）。エンジン１０が始動した場合には、スタータボタン１３の押圧を止め、スタータ装置１２によるクランキングを止めてエンジン１０を通常の混合気濃度で駆動させる（ステップＳ７）。なお、Ｓ６において、エンジン１０が始動せず、Ｓ２に戻ってクランキングを数回繰り返すと、前述したようにヒータ１７の温度が上昇してコイル温度検出手段２３に影響を及ぼすようになるため、必要以上にソレノイドバルブ２１が開かないようになり、エンジン１０のかぶりが防止される。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記実施形態では、本発明の携帯型作業機として、アウターパイプ１Ａの端部に動力部２が設けられている刈払機１について説明したが、動力部が作業者によって背負われる刈払機に本発明を適用してもよい。さらには、本発明の携帯型作業機は刈払機に限らず、チェーンソウ、背負い式の動力散布機、動力噴霧器、畔刈機、枝打機、エンジンカッタ等であってもよい。
また、前記実施形態では、本発明に係る切換手段としてソレノイドバルブ２１が設けられていたが、切換手段としてはソレノイドで駆動されるバルブの他、例えば圧電素子で駆動されるバルブであってもよく、電気信号で切換可能な任意の切換手段を適用できる。

その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、数量などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、数量などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

本発明は、オートチョークが採用された携帯型作業機用エンジンに有効に利用できる。

本発明の一実施形態に係る刈払機を示す全体斜視図。 前記刈払機の要部を示す斜視図。 前記要部の構成を示すブロック図。 前記刈払機に作用されたオートチョークの動作フローを示すフローチャート。

符号の説明

１…刈払機、１０…エンジン、１６…イグニッションコイル、２０…オートチョーク、２１…切換手段であるソレノイドバルブ、３２…コイル温度検出手段、３４…取得温度比較手段、３５…信号出力手段であるバルブ開信号出力手段。

Claims (2)

1. 携帯型作業機用エンジンのオートチョークにおいて、
   燃料過濃混合気を生成するための燃料の供給および停止が切換可能な切換手段と、
   前記エンジンに設けられたイグニッションコイルと、
   前記イグニッションコイルに内蔵されて当該イグニッションコイルの温度を検出するコイル温度検出手段と、
   コイル温度検出手段から取得される取得温度と予め設定された最大作動限界温度とを比較する取得温度比較手段と、
   取得温度が最大作動限界温度以下であると判定された場合に前記切換手段に燃料供給のための信号を出力する信号出力手段とを備え、
   前記最大作動限界温度が２０〜３５℃に設定されている
   ことを特徴とする携帯型作業機用エンジンのオートチョーク。
2. 携帯型作業機用エンジンのオートチョークの制御方法において、
   前記エンジンには、イグニッションコイルを設けておくとともに、前記イグニッションコイルには、当該イグニッションコイルの温度を検出するコイル温度検出手段を内蔵しておき、
   前記イグニッションコイルの温度を前記コイル温度検出手段にて検出するステップと、
   イグニッションコイルの温度と予め設定された最大作動限界温度とを比較するステップと、
   イグニッションコイルの温度が最大作動限界温度以下であると判定された場合に前記オートチョークを作動させるステップとを備え、
   前記最大作動限界温度を２０〜３５℃に設定した
   ことを特徴とする携帯型作業機用エンジンのオートチョークの制御方法。

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