JPS6143241A - ２サイクル火花点火機関の電子速度制御装置 - 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） 本発明は、例えば２サイクルエンジンを有する可搬式発
電装置等に好適な２サイクルエンジンの電子速度制御装
置に関する。

（従来の技術） ２サイクルエンジンのクランク軸の回転からパルス信号
を得てパルス信号の所定カウント数間の時間より速度信
号を求める速度検出回路と、上記速度信号と予め設定さ
れた基準信号との偏差からスロットルバルブの補償量を
求め、回転速度を設定値に一致させる制御装置とを有づ
−る２サイクルエンジンの電子速度制御装置は既に知ら
れている。

しかし上記従来の構成では、負荷、回転数に関係なくク
ランク軸の回転のパルスカウント数を一定にしているた
め、特に所定パルスカウント数を多くすると低速回転時
のクロックパルスのカウントに要する時間が長くなり、
応答性が悪くなる。

一方所定パルスカウント数を少なくし、１回転に要する
時間より回転数を検出すると高速回転時には逆にカウン
ト時間が短くなるため、回転速度の検出精度が低下し、
回転速度変動が大きくなってしまう。しかも２ザイクル
エンジンの場合には負荷レベルが低い程不整燃焼が多く
なる為、１回転に要する時間より回転数を検出すると不
整燃焼による回転変動に基づいて直接的に速度制御を行
なってしまうため、ハンチングが発生する。

（発明が解決しようとする問題点） 上記従来の構成では、所定パルスカウント数を多くする
と低速回転時のクロックパルスのカウント時間が長くな
り、応答性が悪くなり、又所定パルスカウント数を少な
くすると高速回転時には回転速度の検出精度が低下し、
回転速度変動が大ぎくなってしまうという問題点を有し
ている。しかも２サイクルエンジンの場合には負荷レベ
ルが低い程不整燃焼が多くなるが、上記従来の構成では
不整燃焼が生じた場合に不整燃焼による回転変動に基づ
いて直接的に速度ｔＩｌｌＩＩｌを行なってしまうため
、ハンチングが発生してしまうという問題点を有してい
る。

本発明は、上記問題点を解決しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、２サイクルエンジンのクランク軸の回転から
パルス信号を得て速度信号を求める速度検出回路と、上
記速度信号と予め設定された基準信号との偏差からスロ
ットルバルブの補償量を求め、回転速度を設定値に一致
させる制御装置とを有する２サイクルエンジンの電子速
度制御装置において、上記速度検出回路が、上記パルス
信号の所定カウント数間の基準クロックパルスのカウン
ト数による時間測定により回転速度信号を求める機能を
有し、上記所定カウント数をエンジンの負荷の大小に応
じて発生ずる不整燃焼の度合に対応して予め決められた
値に変化させる機能を有していることを特徴とする２サ
イクルエンジンの電子速度制御装置である。

（実施例） 第１図において、パルス発生器１１はエンジン１２のク
ランク軸の回転を直接或は間接にパルス信号として検出
するようになっている。パルス発生器１１としては、例
えば点火信号や電磁信号発生器による信号発生器等が採
用され、又エンジン１２に連結された交流発電機の発生
電圧を波形整形回路を用いてディジタル制御用の矩形波
に整形する構成とすることもできる。ゲートカウンタ１
３ではパルス発生器１１からの回転数信号（パルス信号
）を受け、回転数信号をカウントするとともに、制御回
路１４（後述）によって指定されたカウント数（ｎ）毎
にカウントリセット信号をカウンタ１５に送るようにな
っている。

一方発振器１６では、時間測定のための一定周波数の基
準クロックパルスを分周器１７に送るＪ：うになってい
る。分周器１７では、発振器１６からの基準クロックパ
ルスを制御回路１４ににっで指定された分周数（ｎ）に
基づき、１／ｎ周波数の分周クロックパルスに分周し、
その分周クロックパルスをカウンタ１５に送るようにな
っている。

カウンタ１５では、分周器１７からの分周クロックパル
スをカウントし、ゲートカウンタ１３からのカラントリ
セラ１−信号を受けると同時にカウントをリセットし、
更にリセット前のカウント数信号（回転速度信号）を比
較回路１８に送るようになっている。なお第２図（横軸
が時間、縦軸が電圧）に発振器１６から分周器１７への
クロックパルスの出力（ａ）、分周器１７からカウンタ
１５への出力（ｂ）及びパルス発振器１１からゲートカ
ウンタ１３への回転パルスの出力（Ｃ）の関係を示す。

第２図は一例として制御回路１４によりｎ＝３に設定さ
れた場合を示しており、矢印Ｒがリセットタイミングを
示している。

第１図の比較回路１８では、カウンタ１５から入力され
た速度信号と後述する外部設定器１９ｈ１らの設定回転
速度信号とを比較し、その偏差を求め、スロットル開度
補償量を駆動回路２０（例えばパワートランジスタ）に
送るようになっている。

より具体的に交流発電装置の場合で説明すると、比較回
路１８は例えば外部設定器１９がら入力される電圧のレ
ベル（高低）によって指定された設定周波数（回転速度
）を決定するようになっており、入力電圧が高いときに
は例えば設定周波数が５０Ｈｚであり、低いときには６
０）１ｚであると判断するようになっている。

外部設定器１９は例えば第３図のように形成される。第
３図において、２つの入力端子２１．２２にはそれぞれ
直流の電源電圧が入力されるようになっている。一方の
入力端子２１は抵抗２３．２４及び保護ＩＣ２５を介し
て比較回路１８の所定入力端子に接続されている。又抵
抗２３．２４間は分岐して切換スイッチ２７の一端が接
続されており、切換スイッチ２７の他端はアースされて
いる。更に抵抗２３．２４間は分岐して逆方向の保護ダ
イオード２８を介してアースされている。

一方上記入力端子２２は逆方向の保護ダイオード２９を
介して抵抗２３．２４間に接続されている。

比較回路１８から出力されるスロットル開度補償量は、
第４図のようなパルス列として第１図の駆動回路２０に
出力されるようになっている。比較回路１８から出力さ
れるパルス列は振幅り及び周期Ｔが一定であり、スロッ
トル開度補償量の演算結果に対応させてパルス列の各パ
ルス毎の持続時間ｔが変化するようになっている。そし
てこの変化によって駆動回路２０に出力される平均電圧
Ｖａが変化するようになっている。駆動回路２０では、
比較回路１８から与えられた平均電圧■ａの変化として
の信号を駆動部２６の駆動に適した信号に変換するよう
になっている。例えば駆動回路２０としてパワートラン
ジスタを使用した場合には、入力されるパルス列の持続
時間の変化によってパワートランジスタの通電割合を変
化させ、これによって駆動部２６への信号の平均電圧を
変更するようになっている。

駆動回路２０からの入力を受ける駆動部２６はＤＣソレ
ノイド或はＤＣモータなどから構成されており、例えば
第５図のような構成が採用される。

第５図において、気化器３２の吸気通路３３内に配置さ
れたスロットルバルブ３０は、円盤状のパルプ本体３４
と、バルブ本体３４を直径方向の姿勢で挟み固定する上
下方向の回転軸３５とから構成されている。回転軸３５
は気化器３２の壁を貫通して上方に突出しており、回転
軸３５の突出部分はＬｌ−タリーソレノイド３６中心回
転軸を兼ねている。ロータリーソレノイド３６はそのケ
ースがビス３７によって気化器３２の上端面に固定され
ている。又ロータリーソレノイド３６は入力された電圧
の変化に応じて回転軸３５を所定角度だけ回動し得るよ
うになっている。

一方第１図に示ずように、スロットルバルブ３０にはス
ロットル開度検出器３８が接続され、スロットルバルブ
３０の開度を電圧値として検知するようになっている。

検出された開度信号は、Ａ／Ｄ変換器３９に入力され電
圧変化がディジタル信号に変換されて制御回路１４に入
ノｊされるようになっている。

制御回路１４では、Ａ／Ｄ変換器３９がらの開度信号（
エンジン負荷に対応）に基づいてゲートカウンタ１３と
分周器１７へそれぞれカウント数（ｎ）及び分周数（ｎ
）を出力するようになっている。エンジン負向（スロッ
トル開度）とカウント数（分周数）との関係は、予め実
験によって求められ、例えば表１に示すように決定され
る。

表１゜ 上記制御装置は例えば第６図のようなエンジン句発電装
置に装着される。第６図において、エンジン１２には交
流発電８１４０が連結されて直接駆動されるようになっ
ており、この交流発電機４゜が上述したようにパルス発
生器１１を兼ねることができる。エンジン１２と交流発
ｔ［４０は直方体状に枠組されたバイブフレーム４１に
防振ゴム４２を介して固定されている。パイプフレーム
４１の上部には燃料タンク４３が固定され、又パイプフ
レーム４１の前面上半部には操作盤４４が取付けられて
いる。操作盤４４には電力取出し用の出力端子４５が設
けられている。

次に作動を説明する。エンジン１２が始動するとエンジ
ン１２によって交流発電機４０が始動され発電が開始さ
れる。交流発電機４０によって生じた電力は第６図の操
作盤４４に設けられた出力端子４５から取出され、種々
の機械の電力として使用される。一方例えば交流発電機
４０で生じた電圧がエンジン１２の回転数制御用信号と
して波形整形回路（第１図のパルス発生器１１の一部）
に入力される。波形整形回路では入力された電圧変化を
ディジタル制御用の矩形波に整形し、ゲートカウンタ１
３に出ツノする（第２図の（Ｃ））。ゲートカウンタ１
３では制御回路１４によって指定されたカウント数（ｎ
）を基準にして波形整形回路からの信号をカウントし、
カウント数（ｎ＞毎にカウントリセット信号（第２図の
Ｒ）をカウンタ１５に出力する。

一方Ｍ１図のスロットル開度検出器３８によって検出さ
れたスロットル開度信号は、Ａ／Ｄ変換器３９でディジ
タル信号に変換されて制御回路１４に入力される。ここ
で例えばスロットルバルブ３０の開度が７／８（エンジ
ン負荷７０％）であるとすると、制御回路１４では表１
に示す予め設定されたデータに従ってカウント数（ｎ）
が３であると判断し、ゲートカウンタ１３にｎ＝３の信
号を送る。

カウンタ１５へは、パルス発生器１１からゲートカウン
タ１３への信号のカウント数が３になる毎にゲートカウ
ンタ１３からカウントリセット信号が送られる。一方発
振器１６からは第２図の（ａ）に示す一定周期の基準ク
ロックパルスが分周器１７に出力されており、分周器１
７では制御回路１４によって指定された分周数（ｎ＝３
）に基づいて第２図の（１））のように１／３に分周さ
れた分周クロックパルスをカウンタ１５に送る。

カウンタ１５ではゲートカウンタ１３からのリセット信
号（Ｒ）毎に分周器１７からの信号をカウントし、回転
速度信号（ｊ）を比較回路１８に出力する。第２図の状
態では回転速度信号（ｊ）は３である。

回転速度信号を入力した比較回路１８ではその信号に基
づいて、外部設定器１９により指定された設定周波数（
例えば５０Ｈ２又は６０）−１２＞との偏差、周波数変
化率等を演算処理する。そして比較回路１８はその演算
結果に基づいて駆動回路２０に制御値を送る。

ここで第３図の切換スイッチ２７が図示のようにＯＦＦ
状態にある場合には、入力端子２１から入力される電圧
によって比較回路１８には高電圧が供給されることにな
り、比較回路１８は設定周波数が例えば５０Ｈｚに設定
されていると判断する。従って比較回路１８で設定周波
数が５’　Ｏ）−Ｉ　Ｚであるとして演算が成され、第
１図の駆動回路２０に対応する制御値を出力する。一方
切換スイッチ２７をＯＮ状態に切換えると、入力端子２
１からの電圧は切換スイッチ２７を介して逃げるので、
比較回路１８には低電圧が供給されることになり、比較
回路１８は設定周波数が６０Ｈ７に設定されていると判
断し、対応する制御値を出力する。この切換スイッチ２
７の切換えは運転開始前に行なうことができるばかりで
なく、又運転中においても適宜行なうことができる。

第１図の比較回路１８からの制御値は、上述したように
パルス列（第４図）として駆動回路２０に出力される。

比較回路１８から出力されるパルス列は、スロットル１
度補償量の演算結果に対応させて各パルス毎の持続時間
ｔ（第４図）が変化する。そしてこの変化によって駆動
回路２０に入力される平均電圧Ｖａが変化する。例えば
第４図の（ａ）ではパルス持続時間は短く、従って平均
電圧Ｖａが低くなる。この場合には、後述するようにス
ロットル開度が小さくなるように制御されてエンジン回
転数が低められる。−力筒４図の（ｂ）ではパルス持続
時間ｔは長く、従って平均電圧■ａが高くなる。この場
合には、スロットル開度が大きくなるように制御されて
エンジン回転数が高められる。このようにパルス持続時
間ｔを様々に変化させることによって駆動回路２０が受
ける平均電圧Ｖａを変化させ、これによってスロットル
開度が変更される。

駆動回路２０では、比較回路１８から与えられた信号を
ロータリーソレノイド３６（第５図）の駆動に適した信
号に変換する。ロータリーソレノイド３６は駆動回路２
０からの信号によって駆動される。第５図のロータリー
ソレノイド３６に電圧が入力されると、その電圧の大小
に対応して回転軸３５が所定角度だけ回動する。この回
動によって、スロットルバルブ３０の開閉が行なわれる
。

スロットルバルブ３０の開閉程度の変更によって、第６
図の交流発電機４０から所定値の出力が得られるように
エンジン１２の回転速度が所定値に保持される。

スロットルバルブ３０の開度は第１図のス［１ットル開
度検出器３８によってアナログ値として検出され、Ａ／
Ｄ変換器３９でディジタル変換されて制御回路１４に送
られる。制御回路１４ではその情報から表１に示すデー
タに基づいてカウント数（ｎ）を決定し、ゲートカウン
タ１３に出力するとともに分周器１７へも分周数（ｎ）
とし°Ｃ出力する。このカウント数（ｎ）は表１に示す
ようにスロットル開度の変更に伴って適宜変更され、各
スロットル開度に最適のカウント数（ｎ）に基づいて制
御が行なわれる。即ちスロットル開度（エンジン負荷）
が大の場合にはエンジン１２に不整燃焼は生じ難く、エ
ンジンの回転速度は安定している。従ってエンジンの回
転速度を計算するに当たり、それほど多くの回転周期を
用いる必要はなく、例えばスロットル開度４／４の場合
にはカウント数（ｎ＞は２と決定される。この結果カウ
ンタ１５でのエンジン回転数の演算スピードは速くなり
、迅速な制御が行なわれる。

一方スロットル開麿が小の場合には不整燃焼が生じる為
、エンジンの回転速度は不安定になる。

従ってエンジンの回転速度を計算するに当たり、不整燃
焼に同期したサイクル数の回転周期を用いて平均化する
必要が有り、例えばスロットル開度１／８の場合にはカ
ウント数（ｎ）は６と決定される。この結果カウンタ１
５でのエンジン回転数の演算スピードは遅くなるが、正
確な制御が可能となって、エンジン回転数制御が高精度
かつ安定した状態に維持される。　なお制御回路１４か
らのカウンタ１５（ｎ）の指定に基づいてゲートカウン
タ１３での処理がおこなわれると同時に、同数の分周数
（ｎ＞が分周器１７に送られ、発振器１６からの基準ク
ロックパルスが１／ｎ周期のパルスに変換されることか
ら、スロットル開度の如何にかかわらず、カウンタ１５
での演算はパルス発生器１１からの１パルス間当たりの
発振器１６の基準クロックパルスのカウント数に相当す
ることとなり、比較回路１８での演算は簡単となる。

（発明の効果） ２サイクルエンジン１２のクランク軸の回転からパルス
信号を得て速度信号を求める速度検出回路（例えばパル
ス発生器１１、カウンタ１５等）と、上記速度信号と予
め設定された基準信号との偏差からスロットルバルブ３
０の補ｇｉｍを求め、回転速度を設定値に一致させる制
御装置（例えば比較回路１８、駆動部２６等）とを有り
−る２サイクルエンジンの電子速度制御装置において、
上記速度検出回路が、上記パルス信号の所定カウント数
間の基準クロックパルスのカウント数による時間測定に
より回転速度信号を求める機能を有し、上記所定カウン
ト数をエンジンの負荷の大小に応じて発生ずる不整燃焼
の度合に対応して予め決められた値に変化させる機能を
有しているので：（イ）回転速度信号の検出ゲート時間
を負荷変動に対応して変化させることによって、２ザイ
クルエンジン特有の部分負荷時の不整燃焼による速度変
動を抑え、安定した速度変動の少ない制御が可能となる
。

（ロ）又高速回転時に回転速度の検出精麿が低下するこ
とはなく、高負荷時の応答性を効率良く向上させること
ができる。

（別の実施例） （イ）スロットルバルブ３０からス［１ットル開度検出
器３８によってスロットル開度を検出する構成に限られ
ることはなく、例えば駆動回路２０からの出力をスロッ
トルバルブ３０の開度に対応する値として、ディジタル
化し制御回路１４に入力してもよい。又比較回路１８か
ら直接的にスロットルバルブ３０の開度に対応するパル
ス信号を制御回路１４に送るようにすることもできる。

（ロ）分周器１７を省略することもできる。この場合に
は、カウンタ１５における基準クロックパルスのカウン
ト数を制御回路１４からのカウント数（ｎ）で割る割り
算手段を、例えｄカウンタ１５或は比較回路１８に設け
る必要がある。換言すれば、分周器１７を設けることに
よって、構成の複雑化が避けられない割り算手段を省略
することができるので、構成の簡素化及びコストの低減
を図ることができる。

（ハ）分周器１７、カウンタ１５、比較回路１８、ゲー
トカウンタ１３等を総て省略し、制御回路１４内のマイ
コンを用いてソフトウェアで実現することもできる。又
外部設定器１９も例えば発電装置の場合には、５０Ｈｚ
又は６０Ｈｚと一定である為、ソフトウェア内で一定の
値として実現することもできる。

（ニ）本発明は、発電装置に採用される場合に限られる
ことはなく、一般の２サイクルエンジンの電子速度制御
装置として使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電子速度制御装置のブロック図、
第２図は回転速度信号算出のための各パルス信号の関係
を示すグラフ、第３図は外部設定器の回路図、第４図は
比較回路からの出力波形を示すグラフ、第５図はスロッ
トルバルブ部分の斜視部分図、第６図は交流発電装置の
一部切欠き正面図である。１２・・・２サイクルエンジ
ン、１５・・・カウンタ（速度検出回路の一部）、１８
・・・比較回路（制御装置の一部）、３０・・・ス［１
ットルバルブ第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２サイクルエンジンのクランク軸の回転からパルス信号
   を得て速度信号を求める速度検出回路と、上記速度信号
   と予め設定された基準信号との偏差からスロットルバル
   ブの補償量を求め、回転速度を設定値に一致させる制御
   装置とを有する２サイクルエンジンの電子速度制御装置
   において、上記速度検出回路が、上記パルス信号の所定
   カウント数間の基準クロックパルスのカウント数による
   時間測定により回転速度信号を求める機能を有し、上記
   所定カウント数をエンジンの負荷の大小に応じて発生す
   る不整燃焼の度合に対応して予め決められた値に変化さ
   せる機能を有していることを特徴とする２サイクルエン
   ジンの電子速度制御装置。