JPH02248651A - エンジンの始動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、エンジンの始動装置であって、特にスター
タモータで始動させる４サイクルガソリン機関に使用さ
れるものに関する。

従来の技術 第１３図は、従来におけるこの種４サイクルガソリン機
関の始動装置の概略を示している。エンジン本体（１）
より突出するクランク軸（２）へ、冷却ファン（３）を
一体に形成したフライホイール（４）が取付けられてい
る。このフライホイール（４）の外周に、リングギア（
５）が取付けられている。エンジン本体（１）の側面部
に、その本体部が、このエンジン本体（１）の幅と略同
じ長さのスタータモータ（６）が取付けられ、このスタ
ータモータ（６）より突出する冨動輪（７）に、駆動ギ
ア（８）が進退可能に嵌合されている。

スタータモータ（６）を駆動させると、駆動ギア（８）
軸が（７）上を突出して前部のりングギア（５）に噛み
合い、フライホイール（４）を介してクランク軸（２）
を回転させる。そして、エンジンが始動状態になると、
駆動ギア（８）が元の状態に引き込んで、リングギア（
５）との係合を離脱するようなりラッチ構造となってい
る。このスタータモータ（６）を駆動するための電源は
、エンジン本体（１）の略半分はどの大きさのバッテリ
を別に用意して、スタータモータ（６）と結線して用い
ている。また、従来におけるこの種のスタータモータ（
６）は、その回転数が８．０００　ｒｐｍ程度の低速型
のものが用いられている。

発明が解決しようとする課題 上記のように、従来の４サイクルエンジン機関において
は、エンジン本体（１）と略同じ幅の本体部を備えたス
タータモータ（６）が必要であり、そのため、スタータ
モータ（６）をエンジン本体（１）へ取付けると、エン
ジン全体の外形が非常に大きくなるという不都合があっ
た。また、そのように大型のスタータモータ（６）を駆
動するためには、同様に大型の電源バッテリが必要とな
り、従来においては、上記のようにバッテリをエンジン
本体（１）へ取付けることが困難で、どうしても、別置
きしなければならない欠点がある。即ち、従来において
は、エンジンの始動回転数を３５゜ｒｐｍ以上特に５０
０　ｒ　ｐｍ程度まで上げることが必要で、そのために
はトルクの大きい大型のスタータモータ（６）が必要で
、且つ、スタータモータ（６）自身も低速型のものであ
るからことから、より大きなトルクを必要としているた
め、そのような不適合を生じていたのである。

なお、５０ｃｃ以下の非常に小さな２サイクルエンジン
においては、小型のスタータモータとバッテリをエンジ
ン本体へ取付けたものがあるが、５０ｃｃ〜２５０ｃｃ
程度の小型の４サイクルガソリンエンジンにおいては、
そのようなものはなく、また、不可能であった。

この発明は、上記のような従来型４サイクルガソリンエ
ンジンの不都合を解消して、スタータモータを取付ける
場合であっても、全体をコンパクトに、且つバッテリを
も一体としてエンジン本体へ組込むことができるように
したものである。

課題を解決するための手段 即ち、上記の目的を達成するため、この発明では、４サ
イクルエンジン機関において、エンジンの始動可能な回
転域を３５　Ｏｒ　ｐｍ以下の低回転としてスタータ及
びその電源バッテリーの必要容量を小とするとともに、
その回転数が２０．０００〜３５，０００ｒｐｍ程度の
高速型スタータモータをエンジンの始動用被動軸へ減速
手段を介して連動連結したことを特徴とする。

上記においてエンジンの始動回転域を３５ｏｒｐｍ以下
の低回転域とする手段として、低回転時にシリンダ内の
自動減圧を行なうこと、低回転域で適正な空燃比を得る
ような気化器とすること、 低回転域でチョーク操作なしで着火に適した空燃比を得
るような気化器とすること、 点火装置の発火回転速度を下げること、低回転時に点火
時期のケッチンを避けることのできる時期（例えば、上
死点付近）まで遅角させること、 イグニションコイルの二次側電圧を上げること、が考え
られ、これらの一部または全部を用いることによって可
能となる。

作　　　用′ 上記この発明の構成によれば、まず、エンジンが３５　
Ｏｒ　ｐｍ以下の低回転でも始動可能とされており、そ
のため、始動に必要なトルクが小さく、スタータモータ
をそれ丈小さく出来、更に、スタータモータ自身が高速
型のものであるため、その回転を大きく減速することに
よって、よりスタータモータの必要トルクを小さくして
小型化できる。

実施例 第１図及び第２図は、この発明の実施例を示すエンジン
全体の立面を示しており、クランク軸中心Ｐに対して、
シリンダ中心線Ｑが斜め方向に傾斜した傾斜型の４サイ
クルガソリンエンジンである。クランク軸中心Ｐ直上の
エンジン本体（１１）上方部には、燃料タンク（１２）
が搭載され、その側方におけるシリンダヘッド上方部分
に排気消音器（１３）が搭載されている。クランク軸中
心Ｐ方向の一方の側面部にファンケース（１９）が取付
けられ、さらに、ファンケース（１９）の側面にハンド
スタータ（例えばリコイルスタータ）　　（１４）が取
付けられている。クランク軸中心Ｐよりも上方であって
、リコイルスタータ（１４）と同じ側のシリンダヘッド
側方に配置されたエアクリーナ（１５）と、このリコイ
ルスタータ（１４）との間にスタータモータ（１６）が
、更にその下方部にバッテリ　（１７）が取付けられて
いる。また、リコイルスタータ（１４）の上部側に、始
動用ロープを引くための引手（１８）が突出している。

第３図は、上記リコイルスタータ（１４）及びファンケ
ース（１９）内部の構造を示している。前記エンジン本
体（１１）より突出するクランク軸（２２）の端部に、
冷却ファン（２３）を設けたフライホイール（２４）が
取付けられている。このフライホイール（２４）の側面
に、被動部材（２５）が、ポル）　（２６）によって固
定されて、皿状のクコイルスタータケース（２７）内に
突出している。リコイルスタータケース（２７）の天井
部中央には、その天井部より突設した軸部（２８）へ、
ロープ（２９）を巻き付けたスタータホイール（３０）
が回転自在に外嵌されている。更に、この軸部（２８）
の端面にビス（３１）を介して固定された軸（３２）へ
、減速用穴ギア（３３）と駆動部材（３４）が共に一体
に回転するようにして外嵌されている。この駆動部材（
３４）と前記の被動部材（２５）が、第１のクラッチ（
３５）を介して互いに連動連結されている。また、減速
用穴ギア（３３）と前記のスタータホイール（３０）と
の間が第２のクラッチ（３６）を介して互いに連動連結
されている。これら第１１第２クラツチ（３５）　　（
３６）の側方、即ち、クランク軸中心Ｐの斜め上方部分
に中間軸（３７）が軸支されており、この中間軸（３７
）には、前記大ギア（３３）に常時噛合する小径の中間
ビニオン（３８）と、もう一つの被動用中間ギア（３９
）が一体に回転するよう取付けられている。中間ピニオ
ン（３８）と中間軸（３７）の間には、もう一つの第３
のクラッチ（４７）が設けられている。スタータモータ
（１６）は、リコイルスタータケース（２７）と一体に
形成されたモータケース（４０）内ヘモータ本体（４１
）を内装したものであり、このモータ本体（４１）より
突出するモータ軸（４２）の先端に、駆動ピニオン（４
３）が取付けられ、この駆動ビニオン（４３）は、モー
タケース（４０）とりコイルスタータケース（２７）延
長部との間に軸支された被動軸（４４）上のギア（４５
）に噛合し、同じくこの被動軸（４４）上に取付けたビ
ニオン（４６）が、前記中間軸（３７）上の被動ギア（
３９）へ噛合している。

上記第３図の構成において、スタータモータ（１６）を
駆動させると、その駆動軸（４２）上のピニオン（４３
）から、被動軸（４４）上のギア（４５＞　　（４６）
、中間軸（３７）上の被動ギア（３９）及びピニオン（
３Ｂ）の順で、夫々減速されながら回転が伝えられ、更
に中間軸（３７）上のピニオン（３８）から大ギア（３
３）へ大きく減速されて伝達されるとともに、駆動部材
（３０と被動部材（２５）間の第１のクラッチ（３５）
を介して、クランク軸（２２）側へ回転が伝えられ、エ
ンジンが始動される。エンジンが始動状態になると、上
記第１のクラッチ（３５）は自動的に切断されるので、
クランク軸（２２）側から駆動部材（３４）側が回転さ
れることはない。また、スタータモータ（１６）による
始動の際には、第３のクラッチ（４７）は接続状態にあ
るが、第２のクラッチ（３６）は、大ギア（３３）側か
らスタータホイール（３０）側へ動力を伝達しない構造
となっているため、このスタータホイール（３０）が回
転することはない。他方、前記の引手（１ｇ）を引張っ
てロープ（２９）を引き出すとスタータホイール（３０
）が回転され、この回転は第２のクラッチから減速大ギ
ア（３ｏ）へ伝わり、更に、第１のクラッチ（３５）よ
りクランク軸（２２）側が回されて始動が行われる。こ
のとき大ギア（３３）側からそれに噛合するビニオン（
３８）側へ回転が伝えられるが、そのビニオン（３８）
と中間軸（３７）との間の第３のクラッチ（４７）が、
中間軸（３７）側へは回転が伝えられないワンウェイク
ラッチ機構となっており、リコイルスタータ（１４）に
よる始動の際にスタータモータ（１６）側が回されるこ
とはない。

上記スタータモータ（１６）を駆動するためのバッチ’
Ｊ　（ＩＴ）は、第４図で示すように、概略六角形状の
筒状ケース（４９）内へ、１．２ｖ程度の充電式乾電池
（５０）　　（５０）・・・を１０個差し込んで装着す
るようにしたものであり、第５図でも示すように、その
上下両側面に、係合用の溝（５１）　　（５１）が形成
されている。そして、前記モータケース（４ｏ）の側面
に、この一方の溝（５１）に係合する板バネ製の係合突
起（５２）が取付けられ、他方、その反対側にはりコイ
ルスタータケース（２７）の側面に、レバー（５３）が
取付けられている。このレバー（５３）は、図示しない
バネにより、常にその取付は部材（５４）の内側に先端
が突出するよう付勢されている。そして、バッテリケー
ス（４９）を、この突起（５２）とレバー（５３）間に
差し込むと、それらがバネ作用により溝（５１）　　（
５１）へ係合して、ケース（４９）を保持するようにな
っている。その際バッテリケース（４９）には、上部側
の溝（５１）の両側において、プラス側とマイナス側の
端子（５５）　　（５５）が露出されており、他方、モ
ータケース（４０）側においても、これに対応してプラ
ス側とマイナス側の端子（５６）が露出状態で突設され
て、上記のようにバッテリケース（４９）を装着すると
これらの端子が互いに接触して、バッテリ　（１７）と
モータ（１６）が互いに結線されるようになっている。

前述のように、乾電池（５０）　　（５０）・・・は充
電式のものであり、前記レバー（５３）を回動させてバ
ッテリケース（４９）を取り出すことにより、商用電源
を利用して簡単に充電を行なうことができる。

第２図及び第３図で示すように、上記スタータモータ（
１６）は、その駆動軸（４２）がクランク軸（２２）と
同方向となるようにして、リコイルスタータケース（２
７）の側方に配置されているが、そのクランク軸（２２
）方向の幅はりコイルスタータケース（２７）の幅と略
同幅であり、また、その左右方向の大きさも、前記エア
クリーナ（１５）とりコイルスタータ（１４）との間の
デッドスペースを利用して納まる程度であり、それに伴
って、バッテリ　（１７）　も同様にリコイルスタータ
ケース（１４）の幅内に納まる大きさである。このよう
にスタータモータ（１６）及びバッテリ（１７）が非常
に小型となったことにより、これらをエンジンへ装備し
た場合でも非常にコンパクトに納めることができる。

更に、上記においてスタータモータ（１６）は、その駆
動軸（４２）の回転数が２０．０００〜３５．０００ｒ
　ｐｍ程度の高速型のものを用い、これを前記のように
大きく減速して始動用被動軸である例えばクランク軸（
２２）へ連動連結することにより、そのスタータモータ
（１６）の必要トルクをより小さくして、そのスタータ
モータ（１６）及びバッテリ　（１７）をより小型のも
のにするものである。

第７図は、上記スタータモータ（１６）から被動用始動
軸であるクランク軸（２２）への減速手段の他の例を示
したものである。この実施例では、前記被動軸（４４）
及びその軸（４４）上のビニオン（４日）及びギア（４
５）を省略するとともに、スタータモータ（１６）の駆
動軸（４２）へ小径の駆動ブー！ｌ　（５８）を、他方
の中間軸（３７）へ大径の駆動ブー！Ｉ（５ｇ）を取付
け、これらにベル）　（６０）を巻き掛けして、そのベ
ルト（６０）を介して伝達するようにしたものである。

この実施例によれば、歯車の個数が少なくてすむととも
に、そのようにベルトを介して伝達するため、歯車間相
互の叩かれ音による騒音が低減されて、静粛性に優れた
ものが得られる。このスタータモータ（１６）も、前記
と同様にその回転数が２０．０００〜３５．０００程度
の高速型のものを用いる。

次に、上記スタータモータ（１６）及びバッテリ（１７
）を、前記のようにリコイルスタータ（１４）の幅内に
納まる程度の小型にするため、３５０ｒｐｍ以下の低回
転域で始動可能とするための手段について説明する。

周知のように、始動時にエンジンのクランク軸を回すた
めには、ピストン上死点付近での圧縮工程を乗り切る必
要があり、そのためには非常に大きな力を必要とする。

これを解消するには、排気弁或いは吸気弁を強制的に開
いて圧縮を解除することであり、本発明の場合、いわゆ
る低速回転時に自動的に圧縮を解除するようにした自動
デコンプ装置を用いることによって、スタータモータ（
１６）の必要容量を低減することができる。かかる自動
デコンプ装置としては、例えば、この発明の出願人が特
願昭５９−１１５３９号（特開昭６０−１５６９７６号
）として出願した遠心式自動減圧装置がある。この装置
は、カム軸の回転に伴って変位する遠心ウェイトで、ピ
ンを軸直径方向に移動させ、このピンでタペットを圧縮
解除方向へ押し上げるものであり、低回転時には遠心ウ
ェイトが自動的に前記圧縮解除方向に移動するため、何
ら特別の操作を行なうことなく始動時のデコンブが得ら
れる。

次に、第８図は、本発明に使用される点火電源装置の電
気回路を示している。図において、イグニッションコイ
ル（６５）の２次側コイル（６６）と点火プラグ（６７
）が直列に接続されている。他方、１次側コイル（６８
）の両端には、トランジスタ（６９）のコレクタとエミ
ッタ側の端子が、その１次側コイル（６Ｂ）と並列に接
続されている。同じくトランジスタ（６９）の両端に、
サイリスタ（７０）のアノード・カソード側端子が並列
に接続され、更に、サイリスタ（７０）のアノード側が
トランジスタ（６９）のベースへ接続されている。ツェ
ナーダイオード（７１）の両端子が、サイリスタ（７０
）のアノード・カソード側端子へ並列接続されるととも
に、同じくツェナーダイオード（７１）のアノード側が
サイリスタ（７０）のゲート端子へ接続されている。第
９図は、１次側コイル（６８）に発生する電圧波形を示
している。この実施例に使用される電圧発生装置は、フ
ライホイールの回転に伴って交流電圧を発生させるフラ
イホイールマグネット式のものであり、その発生電圧が
ツェナーダイオード（７１）の動作電圧Ｖｏ以下の状態
では、トランジスタ（６９）のベース側に電圧が付加さ
れ、そのトランジスタ（６９）のコレクタ・エミッタ間
に電流が流れる。発生電圧が前記Ｖｏを越えるとサイリ
スタ（７０）のゲート端子へ電圧が付加されるので、サ
イリスタ（７０）のアノード・カソード間に電流が流れ
（図の破線矢印方向）、トランジスタ（６９）のベース
電圧が低下し、このトランジスタ（６９）のコレクタ・
エミッタ間に流れる電流が遮断される。そのため、２次
側コイル（６６）に大きな２次電圧が発生し、点火プラ
グ（６７）が発火するものである。

第９図で示すように、１次側コイル（６８）に発生する
電圧は、エンジンの回転数によって変化し、例えばエン
ジン回転数が２５０　ｒ　ｐ’ｍ程度の場合には、その
発生電圧がツェナーダイオード（７１）の動作電圧ｖＯ
よりも低い。そのため、トランジスタ（６９）を流れる
電流が遮断されず、２次側コイル（６６）に大きな電圧
を発生させることができない。そこで、この実施例では
、ツェナーダイオード（７１）と並列に図のようなコン
デンサ（７２）を設け、そのコンデンサ（７２）の充放
電の変換による電圧のピーク点Ｐを検出回路によって検
出し、その検出によって、前記電圧Ｖｏよりも低い電圧
しか発生しない低回転時には、その電圧のピーク点Ｐに
おいて、前記トランジスタ（６９）の導通を解除する信
号を発生させ、１次側コイル（６８）の電流をカットさ
せて発火できるようにしている。

次に、低回転始動時の逆回転（ケッチン）を防止するた
め、この実施例では、フライホイールマグネット方式の
点火装置において、イグニッションコイル（６５）を巻
いた鉄芯（７３）の形状を、第１０図のようにして低速
回転時の点火時期を遅角させるようにしている。即ち、
第１０図において、フライホイール（２４）のマグネッ
ト　（７４）と対向して、その先端に、互いに対向する
リップ（７５）（７６）を備えたコの字形の鉄芯（７３
）を固定し、この鉄芯（７３）にイグニッションコイル
（６５）を巻いているが、この実施例では、フライホイ
ール（２４）の回転方向の後部側に位置するリップ（７
５）の長さＩＩを、他方のリップ（７６）の長さ１２よ
りも大きくシ、これによって、前記１次側コイル（６８
）の発生電圧の波形を第１１図のように変形させて、低
回転時の遅角量を第９図のものよりも大きくしている。

そして、前記第８図及び第９図で示したように、動作、
電圧ｖＯ以下の２５ｏｒｐｍ程度の低回転にふいては、
電圧のピーク点Ｐを検出し、これによって遮断信号を発
生させるようにしているが、第１１図の波形では、第１
のピーク点Ｐ１と第２のピーク点Ｐ、の２つのピーク点
が現れる。この場合、第１のピーク点Ｐ＋で遮断させる
と、最大回転時の発火角度θ、に対して遅角量が未だ充
分でなく、第２のピーク点Ｐ、で遮断信号を取る必要が
あり、これにより、最大回転域に対する低回転時の遅角
量Δθ＝θ２−θ１を大きくし、前記のような逆回転を
生じないような充分な遅角量を取ることができる。その
ような第２ピーク点Ｐ、の検出は、例えば、ピーク点が
最初のピーク点であるか或いは２回目のピーク点である
かを判断する判断手段と、その判断手段の判断結果に基
づいて、第２ピーク点において前記トランジスタの遮断
信号を発生させる制御手段を備えたマイクロコンピュー
タを用いることによって容易に実現することができる。

なお、実施例で行なった最大回転時に対する具体的な遅
角量Δθは７度であった。

低回転時での着火性能を良好とするため、更に、この実
施例では、点火プラグ（６７）を発火させる２次側コイ
ル（６６）の電圧を、従来の８ＫＶ／２５　Ｏｒ　ｐｍ
よりも更に大きくし、これによって着火性能を向上させ
る。

さて、低回転でしかも逆回転を生ずることなく発火させ
ることができた場合であっても、その低回転時に右いて
気化器から適正な空燃比の燃料量をシリンダ内へ供給す
ることができなければ、着火させることができない。そ
こで、この実施例では、３５０ｒｐｍ以下の低回転状態
で着火させるに充分な適正な空燃比を得るため、第１２
図のように、気化器（７８）のベンチニリ一部（７９）
の径り、を従来のものよりも小さくして、この部分の流
入速度を増大させ、ノズル（８０）からの燃料の吸上げ
を確実に行なわしめるにょうにしている。

また、エアジェツト（８１）の取出し位置とノズル（８
０）形状の適正な組合せ選定に依っても低回転時に適正
な空燃比が得られ、冷態時でもチョーク操作を行なうこ
となく確実に始動させることが可能となる。

このような手段を全部または一部を適宜組み合わせて用
いることにより、３５０ｒｐｍ以下の低回転域で小さな
トルクで始動を行なうことが可能であり、これに伴って
、スタータモータ（１６）の必要容量を従来のものに比
較して遥かに小さくして且つバッテリも同様に小さくす
ることが可能となる。

発明の効果 以上のように、この発明によれば、低回転で始動可能と
することにより、スタータモータを小型化して取付けて
いることから、エンジン全体が非常にコンパクトとなる
効果が得られる。しかも、モータの小型化によってバッ
テリをも小型化することができ、これらモータ及びバッ
テリをエンジンへ装着することが可能となる。そして、
このようにスタータモータ及びバッテリをエンジンへ取
付けておくことにより、作業機へ搭載する場合或いは汎
用エンジンに使用する場合であっても、これらモータ及
びバッテリ間の配線を行なうことが不要で、作業機へ搭
載する場合に、バッテリを搭載するための特別のスペー
スやそのためのブラケット等が不要となり、スタータモ
ータ仕様のものとりコイルスタータ仕様のものを、はぼ
同じ程度のスペースに共用して納めることができる。特
に、この発明では、スタータモータとして回転数が２０
．０００〜３５，０００ｒ　ｐ　ｍ程度の非常に高速型
のものを用いており、その回転を３５０ｒｐｍ以下まで
大きく減速してクランク軸側へ伝達することにより、ス
タータモータの必要トルクをより小さくできるため、更
に全体が小型化されるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示すエンジン全体の正面図
、第２図は第１図の右方向から見た側面図、第３図はり
コイルスタータ及びファンケース部分の横断平面図、第
４図はバッテリの斜視図、第５図は同じくバッテリの装
着状態を示す要部縦断面図、第６図はバッテリとスター
タモータとの端子の接続部分の要部縦断面図、第７図は
この発明の別の実施例を示すリコイルスタータ及びファ
ンケース部分の横断平面図、第８図は、この発明の実施
例を示す点火装置の電源回路、第９図は、フライホイー
ルマグネット方式によって点火を行なう点火装置の発生
電圧の変化を示すグラフ、第１Ｏ図は、同じくこの発明
の実施例に使用するフライホイールマグネット方式の発
電部の概略説明図、第１１図は、第１０図の発電装置に
よって得られる発生電圧の波形を示すグラフ、第１２図
は、け構造を示すエンジンの要部横断平面図である。 （１４）・・・リコイルスタータ、 （１６）・・・スタータモータ、（１７）・・・バッテ
リ、（２２）・・・クランク軸。 特　許　出願人　ヤンマーディーゼル株式会社代理人　
弁理士　樟　　本　　久　　幸第５図 第４図 第６図 第１０図 第１１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ４サイクルガソリン機関において、エンジンの始動可能
   な回転域を３５０ｒｐｍ以下の低回転としてスタータモ
   ータ及びその電源バッテリーの必要容量を小とするとと
   もに、その回転数が２０，０００〜３５，０００ｒｐｍ
   程度の高速型スタータモータをエンジンの始動用被動軸
   へ減速手段を介して連動連結したことを特徴とするエン
   ジンの始動装置。