エンジン及びエンジン作業機
【課題】
始動時のエンジン回転数の上昇を抑制しつつ、点火プラグのかぶりによるエンジンの停止を防止できるエンジン作業機を提供する。
【解決手段】
エンジンの始動時にスロットル開度が始動ポジションに設定されたと検出されている状態において、エンジンがクラッチ接続回転数よりもやや低い所定回転数を超えたと検出された場合に、制御手段は、点火時期を通常の角度（例えばＢＴＤＣ２５度）から第１の角度（−２５度）へと遅角させ、さらに所定間隔毎（例えば１０サイクル毎）に一定期間（例えば１サイクル分）だけ第２の角度（＋１０度）へ進角させることによりエンジン回転数を遠心クラッチ接続回転数以下に抑制しつつ、点火プラグのかぶりによるエンジンの停止を防止するようにした。
始動時のエンジン回転数の上昇を抑制しつつ、点火プラグのかぶりによるエンジンの停止を防止できるエンジン作業機を提供する。
【解決手段】
エンジンの始動時にスロットル開度が始動ポジションに設定されたと検出されている状態において、エンジンがクラッチ接続回転数よりもやや低い所定回転数を超えたと検出された場合に、制御手段は、点火時期を通常の角度（例えばＢＴＤＣ２５度）から第１の角度（−２５度）へと遅角させ、さらに所定間隔毎（例えば１０サイクル毎）に一定期間（例えば１サイクル分）だけ第２の角度（＋１０度）へ進角させることによりエンジン回転数を遠心クラッチ接続回転数以下に抑制しつつ、点火プラグのかぶりによるエンジンの停止を防止するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カッタ、チェンソーや刈払機等のエンジンを動力源に用いて刃物を駆動させるエンジン及びエンジン作業機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カッタ、チェンソーや刈払機等の小型の作業機には、動力源として小型のエンジン、特に２サイクルエンジンが広く用いられている。２サイクルエンジンは、小型軽量で大きな出力を得ることができ、燃料を供給することにより長時間の作業が可能となる。このエンジンの始動性を向上させる方法の１つとして、気化器のスロットル弁をほぼ全閉位置（以下、アイドル位置）より所定量だけ開くことによって、始動時の吸入空気量を増加させる方法が知られている。
【０００３】
ところで、この方法を採用した場合、例えばスロットル弁を全開にして始動させる場合、エンジンの始動性は向上するが始動直後にエンジン回転数が急激に上昇する。このため、遠心クラッチが接合状態となり回転刃等の先端工具が回転してしまう恐れがある。この現象を防ぐためにスロットル弁を僅かに開いて始動させる場合は、スロットル開度が低いため始動性が低下してしまう。このため、刃物の回転を防止する方法の１つとして、例えばチェンソーには、エンジン始動時における刃物の回転を強制的に停止させるブレーキ機構が設けられ、始動時にエンジン回転数が上昇してもブレーキの作用により刃物が回転しないように構成される。しかし、ブレーキ作動中は遠心クラッチとクラッチハウジングが摺動状態になるため、この状態が長く続くと遠心クラッチが発熱し、クラッチハウジングが磨耗する原因となる。
【０００４】
エンジン回転数を所定値以下に制御する技術として、特許文献１に記載の技術では、エンジン回転数が所定回転数以上になると、点火時期を遅角させて所定値（例えば下死点に設定）に保持することで、エンジン回転数の制御を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平５−５００７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記した特許文献１に記載の技術では、始動時において、点火時期制御の解除を、スロットルトリガの操作やブレーキの解除により行うようにした場合、作業者が点火時期制御の解除に相当する操作を行わない限り、点火時期の遅角状態は継続される。点火時期の極端な遅角が継続された場合、未燃焼ガスにより点火プラグにかぶりが発生し、エンジンが停止する可能性がある。
【０００７】
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、始動性を向上させる一方で、始動時のエンジン回転数の上昇を抑制することができるエンジン及びエンジン作業機を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、始動時にスロットルをある程度開きつつも、回転数上昇を抑制することができ、さらに点火プラグのかぶりによるエンジンの停止を防止することができるエンジン及びエンジン作業機を提供することにある。
【０００９】
本発明のさらに他の目的は、始動時のエンジン回転数増速によるブレーキ機構や遠心クラッチへの負担をかけることを防止できるエンジン及びエンジン作業機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。
【００１１】
本発明の一つの特徴によれば、シリンダと、燃料と空気の混合気をシリンダ内に供給するものであってスロットル弁を有する気化器と、シリンダ内の混合気を点火させる点火装置を有するエンジン又はエンジン作業機において、エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、スロットル開度を検出するスロットル開度検出手段と、点火装置の点火時期を制御する制御手段を設け、エンジンの始動時にスロットル開度検出手段によりスロットル開度が所定位置にあってエンジンが所定回転数を超えたと検出された場合に、制御手段は点火時期を通常角度から第１の角度に遅角させ、さらに第１の角度に遅角させた点火時期を間欠的に第２の角度に進角させるように制御する。ここで間欠的とは、連続的でないという意味であって、例えば、所定時間間隔毎、所定サイクル毎、可変時間間隔毎に第２の角度に進角させ他の地に、第１の角度に戻すことである。
【００１２】
本発明の他の特徴によれば、第２の角度は、第１の角度よりも通常角度に対する遅角量が少ないように設定する。所定回転数は、遠心クラッチの接続回転数より低い回転数とするのが望ましい。スロットル開度の所定位置への維持が解除された場合に、制御手段は第１及び第２の角度を用いた点火時期制御を解除する。また、制御手段による点火時期制御中に、エンジン回転数検出手段により所定回転数より低い回転数が検出された場合に、第１及び第２の角度を用いた点火時期制御を解除する。
【００１３】
本発明のさらに他の特徴によれば、第１の角度に遅角させた点火時期を第２の角度に進角させる期間（一定期間、一定時間又は可変期間、可変時間）とは、点火時期が第１の角度への遅角によりエンジン回転数の上昇が低下する期間である。エンジンには、スロットル開度を所定位置に維持可能なように、スロットルトリガを固定するストッパを設けた。このストッパが作動されたことを検出するスイッチ（スロットル開度検出手段）によって検出される。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、エンジンの始動時にスロットル開度検出手段によりスロットル開度が所定位置にあってエンジンが所定回転数を超えたと検出された場合に、制御手段は点火時期を通常角度から第１の角度に遅角させ、さらに第１の角度に遅角させた点火時期を完結的に第２の角度に進角させるので、始動性を向上させる一方で、始動時のエンジン回転数の上昇を抑制しつつ、点火プラグのかぶりによるエンジンの停止を防止することができる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、第２の角度は、第１の角度よりも点火時期の遅角量が少ないので、遅延させている点火時期を所定間隔毎に良好な状態に戻すので、所定間隔毎に正常な燃焼が行われエンジン内部を良好な状態に保つことができる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、所定回転数は、遠心クラッチの接続回転数より低い回転数なので、始動後の暖機運転中に遠心クラッチが接合状態なることを確実に回避することができる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、スロットル開度の所定位置への維持が解除された場合に、制御手段は第１及び第２の角度を用いた点火時期制御を解除するので、暖機運転が終了後には自動的に通常の点火時期制御に戻すことが可能となる。
【００１８】
請求項５の発明によれば、制御手段による点火時期制御中に、エンジン回転数検出手段により所定回転数より低い回転数が検出された場合に、第１及び第２の角度を用いた点火時期制御を解除するので、必要のない回転領域において点火時期の遅角制御を行うことを避けることができ、エンジンの燃焼状態を良好に保つことができる。
【００１９】
請求項６の発明によれば、第１の角度に遅角させた点火時期を第２の角度に進角させる期間は、第１の角度への遅角によりエンジン回転数の上昇が低下する期間であるので、第１の角度の点火時期による必要以上のエンジン回転数低下を防止することができ、効率的な暖機運転を行うことが可能なる。
【００２０】
請求項７の発明によれば、スロットル開度を所定位置に維持可能なように、スロットルトリガを固定するストッパを設けたので、始動時に最適なスロットル開度を維持することができ、始動性の良いエンジンを実現することができる。
【００２１】
請求項８の発明によれば、スロットル開度検出手段は、ストッパが作動されたことを検出するスイッチであるので、始動及び暖機運転状態を確実に検出することができる。
【００２２】
請求項９の発明によれば、始動性を向上させる一方で、始動時のエンジン回転数の上昇を抑制しつつ、点火プラグのかぶりによるエンジンの停止を防止することができるエンジン作業機を実現できる。
【００２３】
本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例に係るエンジン作業機（カッタ１）の斜視図である。
【図２】本発明の実施例に係るカッタ１の右側からみた斜視図である。
【図３】本発明の実施例に係るカッタ１のエンジン１０の搭載状態を示す部分断面図である。
【図４】図３のスロットルトリガ８がアイドル位置にある状態を示したスロットル部分の部分拡大図である。
【図５】図３のＡ−Ａ断面図であり、アイドル位置にある状態を示したスロットルトリガ８とストッパ２１の部分断面図である。
【図６】図３のスロットルトリガ８が始動位置にある状態を示したスロットル機構部分の部分拡大図である。
【図７】図３のＡ−Ａ断面図であり、始動位置にある状態を示したスロットルトリガ８とストッパ２１の部分断面図である。
【図８】本発明の実施例に係るイグニッションコイル１６の制御回路図である。
【図９】本発明の実施例に係る点火時期制御の作動タイミングを示す図である。
【図１０】本発明の実施例に係る点火時期制御の作動である。
【図１１】本発明の第２の実施例に係る点火時期制御の作動タイミングを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２５】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、本明細書においては、前後、上下の方向は図中に示す方向であるとして説明する。
【００２６】
図１は本発明の実施例に係るエンジン作業機の斜視図である。カッタ１は、２サイクルエンジン（後述）を有し、エンジンの動力によって先端工具たる回転刃６を回転させるエンジン作業機である。作業者は、例えばフロントハンドル２を左手で、リアハンドル５を右手で握り、リアハンドル５に配置されたロックレバー７を握りながらスロットルトリガ８を操作することによりエンジンの回転数を調整する。リアハンドル５の先端の付け根付近には、チョークノブ３６と、エンジンの停止スイッチ１８が設けられる。
【００２７】
図２は本発明の実施例に係るカッタの右側からみた斜視図である。図示しないエンジンの出力軸には遠心クラッチ３が連結され、エンジンの回転数が所定以上、例えば４３００ｒｐｍ以上になったときに遠心クラッチ３が接合状態になり、アーム４内に設けられたベルト３７にエンジンの動力が伝達され、アーム４の先端側に設けられた回転刃６が回転する。
【００２８】
図３は本発明の実施例に係るカッタ１のエンジン１０の搭載状態を示す部分断面図である。エンジン１０はハウジング１２によって保持され、シリンダ１１内に混合気を供給する気化器３０と、エンジン１０から排出される燃焼ガスを外部に排出するマフラー２７と、クランク軸１３に固定されたマグネトロータ１４と、マグネトロータ１４の外周に沿って配置されたイグニッションコイル１６と、イグニッションコイル１６に接続された点火プラグ１５を含んで構成される。イグニッションコイル１６には停止スイッチ１８に接続され点火プラグ１５への高圧電流供給を遮断させるための第１の端子１９と、スロットル開度検出手段であるスロットル位置検出スイッチ２６と接続される第２の端子２０が設けられる。停止スイッチ１８の近傍には、エンジン１０を始動するために、スロットルトリガ８を半分程度引いた状態に維持するためのストッパ２１が設けられる。
【００２９】
図４は図３のスロットルトリガ８がアイドル位置にある状態を示したスロットル機構部分の部分拡大図である。気化器３０は、図示しない吸気通路内に図示しないスロットル弁を有し、スロットル弁を開閉するためのスロットルレバー３１と、チョークレバー３４が設けられる。スロットルレバー３１にはスロットル操作ロッド３２を介して作業者が操作可能なスロットルトリガ８に連携される。スロットルトリガ８は回動軸８ｂを中心に所定角度だけ回動可能であり、作業者がスロットルトリガ８を握ることによってスロットルトリガ８が矢印５１の方向に移動し、スロットルトリガ８に接続された可動アーム８ａによってスロットル操作ロッド３２が矢印５２に方向に移動し、その結果、スロットルレバー３１が矢印５３の方向に揺動する。作業者がスロットルトリガ８を開放すると、スロットルレバー３１がねじりばね３３によって矢印５３と反対方向に動くため、スロットルトリガ８も矢印５１と反対方向に戻されて、エンジン１０の回転数はアイドリング回転まで低下する。このように、作業者がスロットルトリガ８を操作してスロットル弁を開閉させることでエンジン１０の出力を調整することができる。図４の状態では、スロットルトリガ８のストッパ８ｄがリアハンドル５の開口部５ａの縁部分に当接しており、これ以上スロットルトリガ８を戻せない状態である。
【００３０】
一方、気化器３０にはチョークレバー３４が設けられる。チョークレバー３４は、吸入空気量を制限する図示しない絞り手段を作動させるためのものである。チョークレバー３４には、チョーク操作ロッド３５が接続され、チョーク操作ロッド３５の先端にはチョークノブ３６が設けられる。作業者はエンジンの始動にチョークノブ３６を矢印５４の方向に引く。すると、チョークレバー３４が矢印５５の方向に移動し、気化器において吸入空気量を絞るとともに負圧を発生させ、強制的に燃料を吸い出すような状態にすることにより混合気を濃くする。
【００３１】
図５は図３のＡ−Ａ断面図であり、アイドル位置にある状態を示したスロットルトリガ８とストッパ２１の部分断面図である。リアハンドル５の内部であってストッパ２１の近傍には、ストッパ２１が押されている時、即ちスロットルトリガ８が始動位置に保持されている状態（後述する図７の状態）でＯＮとなり、始動位置に保持されていない状態（図５の状態）でＯＦＦとなる、スロットル位置検出スイッチ（スロットル操作検出手段）２６が設けられている。スロットル位置検出スイッチ２６の一部には押されることによってスイッチがＯＮ又はＯＦＦになるプランジャ２６ａが設けられる。プランジャ２６ａは、ストッパ２１の先端部分２１ａと対向する位置に設けられる。
【００３２】
図６は、図３のスロットルトリガ８が始動位置にある状態を示したスロットル機構部分の部分拡大図である。ここで、始動位置とは、スロットル弁の開度がアイドル位置より開いている状態であって、ハーフスロットルから全開位置の間の位置をいう。このスロットル弁の固定位置は、あくまでエンジン１０を暖機するために最適となるように設定され、アイドリングよりも十分高い回転数となるように設定される。リアハンドル５は、スロットルトリガ８を始動位置に保持する、つまりスロットル弁を始動位置に保持するためにストッパ２１が設けられ、可動アーム８ａには、ストッパ２１のプランジャ２３を係止するためのロックプレート８ｃが設けられる。ロックプレート８ｃには、一部が半円形の切り欠き部が形成され、ロックプレート８ｃの広がり方向と垂直方向に移動するプランジャ２３と係合することによりスロットルトリガ８がアイドリング位置に戻ることを防止する。
【００３３】
図７は図３のＡ−Ａ断面図であり、始動位置にある状態を示したスロットルトリガ８とストッパ２１の部分断面図である。スロットルトリガ８を操作し、バネ２２で付勢されたストッパ２１を押し込むことで、プランジャ２３がロックプレート８ｃと係合状態となり、スロットルトリガ８が図６の位置（始動位置）に保持される。この際、ストッパ２１の先端部分２１ａは、スロットル位置検出スイッチ２６のプランジャ２６ａを押し込むので、スロットル位置検出スイッチ２６が接続状態になり、イグニッションコイル１６にON信号が入力される。ストッパ２１によるロック状態を解除するには、その状態からスロットルトリガ８をさらに握るだけで良く、これによりバネ２２の付勢によりストッパ２１は図５に示す元の位置に戻り、プランジャ２６ａとロックプレート８ｃと係合状態が解除されるのでスロットルトリガ８はアイドリング位置に戻る。
【００３４】
ここで、従来例におけるエンジン１０の始動手順について説明する。図１０は本発明の第１の実施例に係るエンジン１０の始動時から通常使用時に至るまでの回転数を示す図であり、比較のために従来例におけるエンジン１０の回転数を点線で示している。エンジン１０を始動するに当たっては、作業者はまず、スロットルトリガ８を握ることによりスロットルトリガ８を図４の矢印５１の方向に移動させ、スロットルトリガ８が移動した状態で側方からストッパ２１を押し込む。これによってロックプレート８ｃにプランジャ２３が係合され、スロットルトリガ８が始動位置（ハーフスロットル状態）に固定される。次に、チョークノブ３６を図４の矢印５４のように引いてから、スターターのノブ９を引いて初爆を行う。この初爆の時にはエンジン１０が継続運転しないのが普通である。１回目のノブ９を引いたときにエンジン１０の爆発音を確認できたら、作業者はチョークノブ３６を元の位置に戻して、再度ノブ９を引く。このチョークノブ３６を戻した後の１〜数回のノブ９を引く動作によりエンジン１０は始動する。
【００３５】
図１０の点線で示すエンジン回転数８０が、従来例の制御におけるエンジン１０の始動時の回転数である。初爆を確認してチョークノブ３６を戻し、その後の時間ｔ１において再度ノブ９を引くことによりエンジン１０が始動する。この際、スロットルトリガ８は、始動位置（ハーフスロットル状態）にあるため矢印８１で示すクラッチ接続回転数（これ以上の回転数で遠心クラッチが接続状態になる）を超えて、矢印８２のように中速回転数にまで増速して安定する。通常この状態では、遠心クラッチ３が接続状態となるため、回転刃６が回転してしまうことになる。作業者がエンジン１０の暖機が完了したと判断したら、時間ｔ２においてスロットルトリガ８を再度引くことによりストッパ２１を解除すると、矢印８３から８４のようにエンジン回転数が低下し、アイドリング回転数に低下する。従来技術においては、ブレーキ機構等の何らかの対策を施さないとストッパ２１を作動させる始動及び暖気運転時に回転刃６が回転してしまう恐れがある。しかしながら回転刃６が回転するのは好ましくない。そこで、本実施例では始動及び暖気運転時にエンジン１０の回転数をクラッチ接続回転数を超えないように制御することにより始動及び暖気運転時に回転刃６が回転しないようにした。
【００３６】
次に図８を用いて本実施例に係るイグニッションコイル１６の制御回路構成を説明する。図８の制御回路図において、点火プラグ１５による点火を制御するイグニッションコイル１６には、エンジン１０の点火時期を制御するための制御手段が組み込まれる。制御手段はＣＰＵ（エンジン回転数制御手段）４４により構成されるもので、このようなイグニッションコイル１６は「デジタルイグニッション」とも呼ばれている。イグニッションコイル１６は、マグネトロータ１４（図３参照）の回転によりエキサイタコイル４５に高電圧を発生させ、発生された電荷はダイオード４６を介してコンデンサ４７に蓄電される。一方、パルサコイル４８で発生するエンジン回転数に対応した点火信号を抵抗４２を介してＣＰＵ４４に入力し、ＣＰＵ４４はＳＣＲ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ：シリコン制御整流子）４９のゲート端子５０に点火信号を供給することで、蓄電されたコンデンサ４７の放電を行う。なお、イグニッションコイル１６はパルサコイル４８で発生する点火信号をエンジン回転数として検出するエンジン回転数検出手段としても機能する。コンデンサ４７の放電により、１次コイル４０に電流が流れることで、２次コイル４１に高電圧を発生させ、点火プラグ１５に火花を発生させる。
【００３７】
イグニッションコイル１６には、第１の端子１９と第２の端子２０が設けられる。第１の端子１９は停止スイッチ１８が接続され、停止スイッチ１８がオンになると、第１の端子１９が接地される。第２の端子２０はスロットル開度検出手段たるスロットル位置検出スイッチ２６に接続され、スロットル位置検出スイッチ２６がオンになると第２の端子２０が接地される。
【００３８】
次に図９を用いて、本実施例における点火時期制御の作動タイミングを説明する。図９において、縦軸は点火時期タイミングを上死点前（以下、ＢＴＤＣ）何度であるかを示している。例えばＢＴＤＣ２５度とは、エンジン１０のピストンが上死点に到達するクランク角度２５度前に点火プラグ２５に高圧電流が流されることを示す。横軸は時間の経過（単位：秒）を示す。ＣＰＵ４４は、スロットル位置検出スイッチ２６がＯＦＦである場合、つまり、スロットルトリガ８が始動位置に保持されていない場合には、図９のｔＡ〜ｔＢで示すように、通常の点火時期、例えばＢＴＤＣ２５度の点火角度となるよう、ＳＣＲ４９のゲート端子５０に点火信号が送られる。したがって、エンジン回転数の上昇に対して、一定の点火時期で点火が行われる。これはエンジン１０のアイドリング回転時だけでなく、作業者がスロットルトリガ８を引いて、回転刃６による切断作業を行うときのエンジン１０の点火においても同じくＢＴＤＣ２５度で制御される。
【００３９】
一方、スロットル位置検出スイッチ２６がＯＮである場合、つまり、スロットルトリガ８が始動位置に保持されている場合には、エンジン回転数が時間ｔＢにおいて遠心クラッチ３（図２参照）の接続回転数、例えば４３００ｒｐｍより僅かに低い所定の回転数、例えば時間３８００ｒｐｍに到達したら、時間ｔＣ時に示すように点火時期を、通常点火角度（例えばＢＴＤＣ２５度）から第１の角度（例えば−２５度）に大きく遅角させ、この状態を所定サイクル分（例えば１０サイクル分）だけ保つように制御する。さらに時間ｔＤにおいてＣＰＵ４４は所定サイクル分（例えば１サイクル分）だけ点火時期をＢＴＤＣ−２５度から第２の角度（例えばＢＴＤＣ１０度）に進角させるよう、ＳＣＲ４９のゲート端子５０に点火信号が送られる。そして、再び時間ｔＥにおいて点火時期が−２５度に大きく遅角され、この状態が１０サイクル分続く。同様にして、時間ｔＦ、ｔＨにおいて１サイクル分だけ点火時期が１０度に進角され、スロットル位置検出スイッチ２６がＯＮであるうちは同様の制御が行われる。
【００４０】
このように、スロットル位置検出スイッチ２６がＯＮである場合であって、エンジン回転数が３８００ｒｐｍ以上になった場合は、所定間隔毎（例えば１０サイクル毎）に一定期間（例えば１サイクル分の期間）だけ点火時期を第１の角度（ＢＴＤＣ−２５度）から第２の角度（１０度）に進角させるように制御する。以降は、スロットル位置検出スイッチ２６がＯＦＦになるか、エンジン回転数が３８００ｒｐｍ以下になるまでｔＣ〜ｔＩと同様の制御を繰り返す。尚、各点火時期の関係は、通常点火角度よりも第１の角度が十分遅く、第２の角度は第１の角度よりも進むような関係とする。第２の角度は通常点火角度よりもやや遅くなる程度に設定すると良いが、第２の角度を通常点火角度と同じしても良いし、通常点火角度よりも早くなるように設定しても良い。
【００４１】
また、本実施例では点火時期が第１の角度で運転中の所定間隔毎に一定期間だけ第２の角度に早めるようにしたが、この所定間隔、一定期間を１０サイクル、１サイクルというサイクル数で決定するのではなく、時間間隔で決定しても良い。さらに、所定間隔と一定期間の関係を固定でなく、エンジン１０の状態によってそれらの間隔や期間を可変にして、例えば８〜１２サイクル間に１回だけ点火時期を第２から第１の角度に変更するように構成しても良い。
【００４２】
以上のように、スロットル位置検出スイッチ２６がＯＮである場合であって、エンジン回転数が３８００ｒｐｍ以上になった場合に、所定間隔毎（所定サイクル毎）に、点火時期を第１の角度（ＢＴＤＣ−２５度）から第２の角度（１０度）に進角させるように制御する。この状態を図１０を用いて説明すると、本実施例の制御では、時間ｔ１においてエンジンを始動し、エンジン回転数７０に示すようにエンジン回転数が増加し、矢印７１の点で所定の回転数、例えば３８００ｒｐｍに到達したら、点火時期を通常の角度（例えばＢＴＤＣ２５度）から第１の角度に遅らすように制御し、そのうち所定間隔毎に第２の角度にする制御を行う。この制御を行うことにより、矢印７２に示すようにエンジン回転数がクラッチ接続回転数（例えば４３００ｒｐｍ）を超えることなく、一定に保たれる。このように、本実施例ではエンジン回転数がクラッチ接続回転数を超えないように保たれるので、エンジン始動後の暖機運転の際に遠心クラッチ３が接続状態になってしまうことを効果的に防止することができる。
【００４３】
作業者が暖機運転が完了したと判断して、時間ｔ２において（矢印７３で示す点）スロットルトリガ８を再度握って離すことによりストッパ２１を解除すると、スロットルトリガ８は全閉位置に戻るとともに、エンジン１０は通常点火角度にて制御される。時間ｔ２以降は、エンジン回転数が矢印７４に示すようにアイドリング回転数（約３８００ｒｐｍ）にまで低下し、作業者によって時間ｔ３にて作業が開始されるまでアイドリング回転数が保たれる。尚、時間ｔ３において作業者がスロットルトリガ８を引くとエンジン回転数が矢印７５から矢印７６に示すように一気に上昇し、クラッチ接続回転数を大きく超えるので回転刃６が回転することにより切断作業が可能となる。
【００４４】
本実施例によれば、エンジン１０の始動を容易にするために、スロットルトリガ８を操作して始動位置に保持し、吸入空気量を増加させて始動を行う場合であっても、エンジン回転数が遠心クラッチ３の接続回転数より低い所定回転数を超えると、ＣＰＵ４４により点火時期を遅角させるよう点火時期制御が行われるので、エンジン１０のシリンダ１１内での燃焼を実質的に阻止することで出力が低下して回転数の上昇を抑制させることができる。また、所定のサイクル毎に点火時期の遅角量をＢＴＤＣ−２５度から１０度に抑えることで、点火時期の極端な遅角が継続することによる点火プラグ１５のかぶりを防止することができる。したがって、スロットルトリガ８を操作して始動位置に保持した場合に、始動性を向上させる一方で、始動時のエンジン回転数上昇を抑制しつつ、点火プラグ１５のかぶりによるエンジン１０の停止を防止することができる。また、エンジン回転数が遠心クラッチ３の接続回転数を超えることを抑制できるので、始動時にカッタ１の回転刃６が回転することも抑制することができる。
【実施例２】
【００４５】
次に図１１を用いて本発明の第２の実施例に係る点火時期制御の作動タイミングを説明する。第２の実施例では、ＣＰＵ４４では、スロットル位置検出スイッチ２６がＯＦＦである場合、つまり、スロットルトリガ８が始動位置に保持されていない場合には、第１の実施例に係る点火時期制御と同様に、例えば上死点前（以下、ＢＴＤＣ）２５度の点火時期となるよう、ＳＣＲ４９のゲート端子５０に点火信号が送られ、一定の点火時期で点火が行われる。一方、スロットル位置検出スイッチ２６がＯＮである場合、つまり、スロットルトリガ８が始動位置に保持されている場合には、図１１に示すようにエンジン回転数が遠心クラッチ３（図２参照）の接続回転数、例えば４３００ｒｐｍより僅かに低い回転数を超える回転数、例えば３８００ｒｐｍを超える回転数では、点火時期を例えばＢＴＤＣ２５度から−２５度に遅角させる制御を行う。この際には、エンジン回転数がｒ１を超えたらＢＴＤＣ２５度から−２５度に遅角させ、エンジン回転数がｒ２を超えたらＢＴＤＣ−２５度から−１０度に進角させる。
【００４６】
図１１の例で説明すると、時間ｔ１１にて３８００ｒｐｍを超えるので、点火時期１００に示すようにＢＴＤＣ２５度から−２５度に遅角させる。このように点火時期を遅角させると、エンジン回転数９０の上昇が矢印９１のように低下するが、なおも回転数の上昇が続く。そこで、回転数が第２の回転数ｒ２を超えたら点火時期をＢＴＤＣ−２５度から１０度に進角させるよう、ＳＣＲ４９のゲート端子５０に点火信号が送られる。するとエンジン回転数９０が矢印９２のように低下する。時間ｔ１２からｔ１３までの区間において、点火時期をＢＴＤＣ−２５度から１０度に進角させているのにエンジン回転数９０が低下するのは、時間ｔ１１からｔ１２までの区間において遅角させた影響がタイムラグをもってエンジン回転数９０に反映されるからである。同様にして、時間ｔ１３においてエンジン回転数が第１の回転数ｒ１を下回ったらＢＴＤＣ１０度から−２５度に遅角させる。このまま点火時期をＢＴＤＣ１０度に進角させたままだと、その影響が時間ｔ１３以降に現れて、矢印９３で示す傾きよりも大きい傾きでエンジン回転数９０が上昇してしまうからである。このように、本実施例では、エンジン回転数９０の上昇及び低下具合に応じて点火時期１００を変えるように制御する。
【００４７】
この点火時期の遅角制御は、エンジン回転数が所定回転数、例えば３８００ｒｐｍを下回るか、作業者がスロットルトリガ８を操作し、ストッパ２１が解除されるまで継続される。ストッパ２１が解除されるのと連動してスロットル位置検出スイッチ２６がＯＦＦとなるので、ＣＰＵ４４（図８参照）はその状態を検出して点火時期を通常の角度に戻す。
【００４８】
本発明によれば、始動時にシリンダ内に供給される吸入空気量を増加させるために行うスロットル開度の操作を検出するスロットル開度検出手段と、スロットル開度検出手段によりスロットルの操作が検出された場合に、点火時期を第１の角度へ遅角させ、さらに所定間隔毎に第２の角度へ遅角させることによりエンジン回転数を所定の回転数以下に抑制するエンジン回転制御手段とを備えるので、始動性を向上させる一方で、始動時のエンジン回転数の上昇を抑制しつつ、点火プラグのかぶりによるエンジンの停止を防止することができる。
【００４９】
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上述の実施例では本発明をカッタ１に適用した例で説明したが、本発明は刈払機やチェンソーなどの他のエンジン作業機に対しても同様に適用可能である。
【００５０】
また、上述の実施例のスロットル位置検出スイッチ２６はストッパ２１と連動するものであるが、スロットルトリガ８や、チョーク弁とスロットル弁との間に機械的な連携機構を有しているファーストアイドル式気化器のスロットルレバーと連動させてもよい。また、上述の実施例のイグニッションコイル１６は２つの端子を設けているが、必要に応じて端子の数を増やしてもよい。さらに、イグニッションコイル１６はパルサコイル４８で発生する点火信号をエンジン回転数として検出するものであるが、パルサコイル４８に代えて、エキサイタコイル４５からのノイズをエンジン回転数として検出してもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１ カッタ ２ フロントハンドル ３ 遠心クラッチ
４ アーム ５ リアハンドル ５ａ 開口部
６ 回転刃 ７ ロックレバー ８ スロットルトリガ
８ａ 可動アーム ８ｂ 回動軸 ８ｃ ロックプレート
８ｄ ストッパ ９ ノブ １０ エンジン
１１ シリンダ １２ ハウジング １３ クランク軸
１４ マグネトロータ １５ 点火プラグ
１６ イグニッションコイル １８ 停止スイッチ
１９ 第１の端子 ２０ 第２の端子 ２１ ストッパ
２１ａ 先端部分 ２２ バネ ２３ プランジャ
２５ 点火プラグ ２６ スロットル位置検出スイッチ
２６ａ プランジャ ２７ マフラー ３０ 気化器
３１ スロットルレバー ３２ スロットル操作ロッド
３３ ねじりばね ３４ チョークレバー
３５ チョーク操作ロッド ３６ チョークノブ
３７ ベルト ４０ １次コイル
４１ ２次コイル ４２ 抵抗
４４ ＣＰＵ ４５ エキサイタコイル
４６ ダイオード ４７ コンデンサ
４８ パルサコイル ４９ ＳＣＲ
５０ ゲート端子 ６０ 点火時期
７０〜９０ エンジン回転数 １００ 点火時期
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カッタ、チェンソーや刈払機等のエンジンを動力源に用いて刃物を駆動させるエンジン及びエンジン作業機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カッタ、チェンソーや刈払機等の小型の作業機には、動力源として小型のエンジン、特に２サイクルエンジンが広く用いられている。２サイクルエンジンは、小型軽量で大きな出力を得ることができ、燃料を供給することにより長時間の作業が可能となる。このエンジンの始動性を向上させる方法の１つとして、気化器のスロットル弁をほぼ全閉位置（以下、アイドル位置）より所定量だけ開くことによって、始動時の吸入空気量を増加させる方法が知られている。
【０００３】
ところで、この方法を採用した場合、例えばスロットル弁を全開にして始動させる場合、エンジンの始動性は向上するが始動直後にエンジン回転数が急激に上昇する。このため、遠心クラッチが接合状態となり回転刃等の先端工具が回転してしまう恐れがある。この現象を防ぐためにスロットル弁を僅かに開いて始動させる場合は、スロットル開度が低いため始動性が低下してしまう。このため、刃物の回転を防止する方法の１つとして、例えばチェンソーには、エンジン始動時における刃物の回転を強制的に停止させるブレーキ機構が設けられ、始動時にエンジン回転数が上昇してもブレーキの作用により刃物が回転しないように構成される。しかし、ブレーキ作動中は遠心クラッチとクラッチハウジングが摺動状態になるため、この状態が長く続くと遠心クラッチが発熱し、クラッチハウジングが磨耗する原因となる。
【０００４】
エンジン回転数を所定値以下に制御する技術として、特許文献１に記載の技術では、エンジン回転数が所定回転数以上になると、点火時期を遅角させて所定値（例えば下死点に設定）に保持することで、エンジン回転数の制御を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平５−５００７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記した特許文献１に記載の技術では、始動時において、点火時期制御の解除を、スロットルトリガの操作やブレーキの解除により行うようにした場合、作業者が点火時期制御の解除に相当する操作を行わない限り、点火時期の遅角状態は継続される。点火時期の極端な遅角が継続された場合、未燃焼ガスにより点火プラグにかぶりが発生し、エンジンが停止する可能性がある。
【０００７】
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、始動性を向上させる一方で、始動時のエンジン回転数の上昇を抑制することができるエンジン及びエンジン作業機を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、始動時にスロットルをある程度開きつつも、回転数上昇を抑制することができ、さらに点火プラグのかぶりによるエンジンの停止を防止することができるエンジン及びエンジン作業機を提供することにある。
【０００９】
本発明のさらに他の目的は、始動時のエンジン回転数増速によるブレーキ機構や遠心クラッチへの負担をかけることを防止できるエンジン及びエンジン作業機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。
【００１１】
本発明の一つの特徴によれば、シリンダと、燃料と空気の混合気をシリンダ内に供給するものであってスロットル弁を有する気化器と、シリンダ内の混合気を点火させる点火装置を有するエンジン又はエンジン作業機において、エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、スロットル開度を検出するスロットル開度検出手段と、点火装置の点火時期を制御する制御手段を設け、エンジンの始動時にスロットル開度検出手段によりスロットル開度が所定位置にあってエンジンが所定回転数を超えたと検出された場合に、制御手段は点火時期を通常角度から第１の角度に遅角させ、さらに第１の角度に遅角させた点火時期を間欠的に第２の角度に進角させるように制御する。ここで間欠的とは、連続的でないという意味であって、例えば、所定時間間隔毎、所定サイクル毎、可変時間間隔毎に第２の角度に進角させ他の地に、第１の角度に戻すことである。
【００１２】
本発明の他の特徴によれば、第２の角度は、第１の角度よりも通常角度に対する遅角量が少ないように設定する。所定回転数は、遠心クラッチの接続回転数より低い回転数とするのが望ましい。スロットル開度の所定位置への維持が解除された場合に、制御手段は第１及び第２の角度を用いた点火時期制御を解除する。また、制御手段による点火時期制御中に、エンジン回転数検出手段により所定回転数より低い回転数が検出された場合に、第１及び第２の角度を用いた点火時期制御を解除する。
【００１３】
本発明のさらに他の特徴によれば、第１の角度に遅角させた点火時期を第２の角度に進角させる期間（一定期間、一定時間又は可変期間、可変時間）とは、点火時期が第１の角度への遅角によりエンジン回転数の上昇が低下する期間である。エンジンには、スロットル開度を所定位置に維持可能なように、スロットルトリガを固定するストッパを設けた。このストッパが作動されたことを検出するスイッチ（スロットル開度検出手段）によって検出される。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、エンジンの始動時にスロットル開度検出手段によりスロットル開度が所定位置にあってエンジンが所定回転数を超えたと検出された場合に、制御手段は点火時期を通常角度から第１の角度に遅角させ、さらに第１の角度に遅角させた点火時期を完結的に第２の角度に進角させるので、始動性を向上させる一方で、始動時のエンジン回転数の上昇を抑制しつつ、点火プラグのかぶりによるエンジンの停止を防止することができる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、第２の角度は、第１の角度よりも点火時期の遅角量が少ないので、遅延させている点火時期を所定間隔毎に良好な状態に戻すので、所定間隔毎に正常な燃焼が行われエンジン内部を良好な状態に保つことができる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、所定回転数は、遠心クラッチの接続回転数より低い回転数なので、始動後の暖機運転中に遠心クラッチが接合状態なることを確実に回避することができる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、スロットル開度の所定位置への維持が解除された場合に、制御手段は第１及び第２の角度を用いた点火時期制御を解除するので、暖機運転が終了後には自動的に通常の点火時期制御に戻すことが可能となる。
【００１８】
請求項５の発明によれば、制御手段による点火時期制御中に、エンジン回転数検出手段により所定回転数より低い回転数が検出された場合に、第１及び第２の角度を用いた点火時期制御を解除するので、必要のない回転領域において点火時期の遅角制御を行うことを避けることができ、エンジンの燃焼状態を良好に保つことができる。
【００１９】
請求項６の発明によれば、第１の角度に遅角させた点火時期を第２の角度に進角させる期間は、第１の角度への遅角によりエンジン回転数の上昇が低下する期間であるので、第１の角度の点火時期による必要以上のエンジン回転数低下を防止することができ、効率的な暖機運転を行うことが可能なる。
【００２０】
請求項７の発明によれば、スロットル開度を所定位置に維持可能なように、スロットルトリガを固定するストッパを設けたので、始動時に最適なスロットル開度を維持することができ、始動性の良いエンジンを実現することができる。
【００２１】
請求項８の発明によれば、スロットル開度検出手段は、ストッパが作動されたことを検出するスイッチであるので、始動及び暖機運転状態を確実に検出することができる。
【００２２】
請求項９の発明によれば、始動性を向上させる一方で、始動時のエンジン回転数の上昇を抑制しつつ、点火プラグのかぶりによるエンジンの停止を防止することができるエンジン作業機を実現できる。
【００２３】
本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例に係るエンジン作業機（カッタ１）の斜視図である。
【図２】本発明の実施例に係るカッタ１の右側からみた斜視図である。
【図３】本発明の実施例に係るカッタ１のエンジン１０の搭載状態を示す部分断面図である。
【図４】図３のスロットルトリガ８がアイドル位置にある状態を示したスロットル部分の部分拡大図である。
【図５】図３のＡ−Ａ断面図であり、アイドル位置にある状態を示したスロットルトリガ８とストッパ２１の部分断面図である。
【図６】図３のスロットルトリガ８が始動位置にある状態を示したスロットル機構部分の部分拡大図である。
【図７】図３のＡ−Ａ断面図であり、始動位置にある状態を示したスロットルトリガ８とストッパ２１の部分断面図である。
【図８】本発明の実施例に係るイグニッションコイル１６の制御回路図である。
【図９】本発明の実施例に係る点火時期制御の作動タイミングを示す図である。
【図１０】本発明の実施例に係る点火時期制御の作動である。
【図１１】本発明の第２の実施例に係る点火時期制御の作動タイミングを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２５】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、本明細書においては、前後、上下の方向は図中に示す方向であるとして説明する。
【００２６】
図１は本発明の実施例に係るエンジン作業機の斜視図である。カッタ１は、２サイクルエンジン（後述）を有し、エンジンの動力によって先端工具たる回転刃６を回転させるエンジン作業機である。作業者は、例えばフロントハンドル２を左手で、リアハンドル５を右手で握り、リアハンドル５に配置されたロックレバー７を握りながらスロットルトリガ８を操作することによりエンジンの回転数を調整する。リアハンドル５の先端の付け根付近には、チョークノブ３６と、エンジンの停止スイッチ１８が設けられる。
【００２７】
図２は本発明の実施例に係るカッタの右側からみた斜視図である。図示しないエンジンの出力軸には遠心クラッチ３が連結され、エンジンの回転数が所定以上、例えば４３００ｒｐｍ以上になったときに遠心クラッチ３が接合状態になり、アーム４内に設けられたベルト３７にエンジンの動力が伝達され、アーム４の先端側に設けられた回転刃６が回転する。
【００２８】
図３は本発明の実施例に係るカッタ１のエンジン１０の搭載状態を示す部分断面図である。エンジン１０はハウジング１２によって保持され、シリンダ１１内に混合気を供給する気化器３０と、エンジン１０から排出される燃焼ガスを外部に排出するマフラー２７と、クランク軸１３に固定されたマグネトロータ１４と、マグネトロータ１４の外周に沿って配置されたイグニッションコイル１６と、イグニッションコイル１６に接続された点火プラグ１５を含んで構成される。イグニッションコイル１６には停止スイッチ１８に接続され点火プラグ１５への高圧電流供給を遮断させるための第１の端子１９と、スロットル開度検出手段であるスロットル位置検出スイッチ２６と接続される第２の端子２０が設けられる。停止スイッチ１８の近傍には、エンジン１０を始動するために、スロットルトリガ８を半分程度引いた状態に維持するためのストッパ２１が設けられる。
【００２９】
図４は図３のスロットルトリガ８がアイドル位置にある状態を示したスロットル機構部分の部分拡大図である。気化器３０は、図示しない吸気通路内に図示しないスロットル弁を有し、スロットル弁を開閉するためのスロットルレバー３１と、チョークレバー３４が設けられる。スロットルレバー３１にはスロットル操作ロッド３２を介して作業者が操作可能なスロットルトリガ８に連携される。スロットルトリガ８は回動軸８ｂを中心に所定角度だけ回動可能であり、作業者がスロットルトリガ８を握ることによってスロットルトリガ８が矢印５１の方向に移動し、スロットルトリガ８に接続された可動アーム８ａによってスロットル操作ロッド３２が矢印５２に方向に移動し、その結果、スロットルレバー３１が矢印５３の方向に揺動する。作業者がスロットルトリガ８を開放すると、スロットルレバー３１がねじりばね３３によって矢印５３と反対方向に動くため、スロットルトリガ８も矢印５１と反対方向に戻されて、エンジン１０の回転数はアイドリング回転まで低下する。このように、作業者がスロットルトリガ８を操作してスロットル弁を開閉させることでエンジン１０の出力を調整することができる。図４の状態では、スロットルトリガ８のストッパ８ｄがリアハンドル５の開口部５ａの縁部分に当接しており、これ以上スロットルトリガ８を戻せない状態である。
【００３０】
一方、気化器３０にはチョークレバー３４が設けられる。チョークレバー３４は、吸入空気量を制限する図示しない絞り手段を作動させるためのものである。チョークレバー３４には、チョーク操作ロッド３５が接続され、チョーク操作ロッド３５の先端にはチョークノブ３６が設けられる。作業者はエンジンの始動にチョークノブ３６を矢印５４の方向に引く。すると、チョークレバー３４が矢印５５の方向に移動し、気化器において吸入空気量を絞るとともに負圧を発生させ、強制的に燃料を吸い出すような状態にすることにより混合気を濃くする。
【００３１】
図５は図３のＡ−Ａ断面図であり、アイドル位置にある状態を示したスロットルトリガ８とストッパ２１の部分断面図である。リアハンドル５の内部であってストッパ２１の近傍には、ストッパ２１が押されている時、即ちスロットルトリガ８が始動位置に保持されている状態（後述する図７の状態）でＯＮとなり、始動位置に保持されていない状態（図５の状態）でＯＦＦとなる、スロットル位置検出スイッチ（スロットル操作検出手段）２６が設けられている。スロットル位置検出スイッチ２６の一部には押されることによってスイッチがＯＮ又はＯＦＦになるプランジャ２６ａが設けられる。プランジャ２６ａは、ストッパ２１の先端部分２１ａと対向する位置に設けられる。
【００３２】
図６は、図３のスロットルトリガ８が始動位置にある状態を示したスロットル機構部分の部分拡大図である。ここで、始動位置とは、スロットル弁の開度がアイドル位置より開いている状態であって、ハーフスロットルから全開位置の間の位置をいう。このスロットル弁の固定位置は、あくまでエンジン１０を暖機するために最適となるように設定され、アイドリングよりも十分高い回転数となるように設定される。リアハンドル５は、スロットルトリガ８を始動位置に保持する、つまりスロットル弁を始動位置に保持するためにストッパ２１が設けられ、可動アーム８ａには、ストッパ２１のプランジャ２３を係止するためのロックプレート８ｃが設けられる。ロックプレート８ｃには、一部が半円形の切り欠き部が形成され、ロックプレート８ｃの広がり方向と垂直方向に移動するプランジャ２３と係合することによりスロットルトリガ８がアイドリング位置に戻ることを防止する。
【００３３】
図７は図３のＡ−Ａ断面図であり、始動位置にある状態を示したスロットルトリガ８とストッパ２１の部分断面図である。スロットルトリガ８を操作し、バネ２２で付勢されたストッパ２１を押し込むことで、プランジャ２３がロックプレート８ｃと係合状態となり、スロットルトリガ８が図６の位置（始動位置）に保持される。この際、ストッパ２１の先端部分２１ａは、スロットル位置検出スイッチ２６のプランジャ２６ａを押し込むので、スロットル位置検出スイッチ２６が接続状態になり、イグニッションコイル１６にON信号が入力される。ストッパ２１によるロック状態を解除するには、その状態からスロットルトリガ８をさらに握るだけで良く、これによりバネ２２の付勢によりストッパ２１は図５に示す元の位置に戻り、プランジャ２６ａとロックプレート８ｃと係合状態が解除されるのでスロットルトリガ８はアイドリング位置に戻る。
【００３４】
ここで、従来例におけるエンジン１０の始動手順について説明する。図１０は本発明の第１の実施例に係るエンジン１０の始動時から通常使用時に至るまでの回転数を示す図であり、比較のために従来例におけるエンジン１０の回転数を点線で示している。エンジン１０を始動するに当たっては、作業者はまず、スロットルトリガ８を握ることによりスロットルトリガ８を図４の矢印５１の方向に移動させ、スロットルトリガ８が移動した状態で側方からストッパ２１を押し込む。これによってロックプレート８ｃにプランジャ２３が係合され、スロットルトリガ８が始動位置（ハーフスロットル状態）に固定される。次に、チョークノブ３６を図４の矢印５４のように引いてから、スターターのノブ９を引いて初爆を行う。この初爆の時にはエンジン１０が継続運転しないのが普通である。１回目のノブ９を引いたときにエンジン１０の爆発音を確認できたら、作業者はチョークノブ３６を元の位置に戻して、再度ノブ９を引く。このチョークノブ３６を戻した後の１〜数回のノブ９を引く動作によりエンジン１０は始動する。
【００３５】
図１０の点線で示すエンジン回転数８０が、従来例の制御におけるエンジン１０の始動時の回転数である。初爆を確認してチョークノブ３６を戻し、その後の時間ｔ１において再度ノブ９を引くことによりエンジン１０が始動する。この際、スロットルトリガ８は、始動位置（ハーフスロットル状態）にあるため矢印８１で示すクラッチ接続回転数（これ以上の回転数で遠心クラッチが接続状態になる）を超えて、矢印８２のように中速回転数にまで増速して安定する。通常この状態では、遠心クラッチ３が接続状態となるため、回転刃６が回転してしまうことになる。作業者がエンジン１０の暖機が完了したと判断したら、時間ｔ２においてスロットルトリガ８を再度引くことによりストッパ２１を解除すると、矢印８３から８４のようにエンジン回転数が低下し、アイドリング回転数に低下する。従来技術においては、ブレーキ機構等の何らかの対策を施さないとストッパ２１を作動させる始動及び暖気運転時に回転刃６が回転してしまう恐れがある。しかしながら回転刃６が回転するのは好ましくない。そこで、本実施例では始動及び暖気運転時にエンジン１０の回転数をクラッチ接続回転数を超えないように制御することにより始動及び暖気運転時に回転刃６が回転しないようにした。
【００３６】
次に図８を用いて本実施例に係るイグニッションコイル１６の制御回路構成を説明する。図８の制御回路図において、点火プラグ１５による点火を制御するイグニッションコイル１６には、エンジン１０の点火時期を制御するための制御手段が組み込まれる。制御手段はＣＰＵ（エンジン回転数制御手段）４４により構成されるもので、このようなイグニッションコイル１６は「デジタルイグニッション」とも呼ばれている。イグニッションコイル１６は、マグネトロータ１４（図３参照）の回転によりエキサイタコイル４５に高電圧を発生させ、発生された電荷はダイオード４６を介してコンデンサ４７に蓄電される。一方、パルサコイル４８で発生するエンジン回転数に対応した点火信号を抵抗４２を介してＣＰＵ４４に入力し、ＣＰＵ４４はＳＣＲ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ：シリコン制御整流子）４９のゲート端子５０に点火信号を供給することで、蓄電されたコンデンサ４７の放電を行う。なお、イグニッションコイル１６はパルサコイル４８で発生する点火信号をエンジン回転数として検出するエンジン回転数検出手段としても機能する。コンデンサ４７の放電により、１次コイル４０に電流が流れることで、２次コイル４１に高電圧を発生させ、点火プラグ１５に火花を発生させる。
【００３７】
イグニッションコイル１６には、第１の端子１９と第２の端子２０が設けられる。第１の端子１９は停止スイッチ１８が接続され、停止スイッチ１８がオンになると、第１の端子１９が接地される。第２の端子２０はスロットル開度検出手段たるスロットル位置検出スイッチ２６に接続され、スロットル位置検出スイッチ２６がオンになると第２の端子２０が接地される。
【００３８】
次に図９を用いて、本実施例における点火時期制御の作動タイミングを説明する。図９において、縦軸は点火時期タイミングを上死点前（以下、ＢＴＤＣ）何度であるかを示している。例えばＢＴＤＣ２５度とは、エンジン１０のピストンが上死点に到達するクランク角度２５度前に点火プラグ２５に高圧電流が流されることを示す。横軸は時間の経過（単位：秒）を示す。ＣＰＵ４４は、スロットル位置検出スイッチ２６がＯＦＦである場合、つまり、スロットルトリガ８が始動位置に保持されていない場合には、図９のｔＡ〜ｔＢで示すように、通常の点火時期、例えばＢＴＤＣ２５度の点火角度となるよう、ＳＣＲ４９のゲート端子５０に点火信号が送られる。したがって、エンジン回転数の上昇に対して、一定の点火時期で点火が行われる。これはエンジン１０のアイドリング回転時だけでなく、作業者がスロットルトリガ８を引いて、回転刃６による切断作業を行うときのエンジン１０の点火においても同じくＢＴＤＣ２５度で制御される。
【００３９】
一方、スロットル位置検出スイッチ２６がＯＮである場合、つまり、スロットルトリガ８が始動位置に保持されている場合には、エンジン回転数が時間ｔＢにおいて遠心クラッチ３（図２参照）の接続回転数、例えば４３００ｒｐｍより僅かに低い所定の回転数、例えば時間３８００ｒｐｍに到達したら、時間ｔＣ時に示すように点火時期を、通常点火角度（例えばＢＴＤＣ２５度）から第１の角度（例えば−２５度）に大きく遅角させ、この状態を所定サイクル分（例えば１０サイクル分）だけ保つように制御する。さらに時間ｔＤにおいてＣＰＵ４４は所定サイクル分（例えば１サイクル分）だけ点火時期をＢＴＤＣ−２５度から第２の角度（例えばＢＴＤＣ１０度）に進角させるよう、ＳＣＲ４９のゲート端子５０に点火信号が送られる。そして、再び時間ｔＥにおいて点火時期が−２５度に大きく遅角され、この状態が１０サイクル分続く。同様にして、時間ｔＦ、ｔＨにおいて１サイクル分だけ点火時期が１０度に進角され、スロットル位置検出スイッチ２６がＯＮであるうちは同様の制御が行われる。
【００４０】
このように、スロットル位置検出スイッチ２６がＯＮである場合であって、エンジン回転数が３８００ｒｐｍ以上になった場合は、所定間隔毎（例えば１０サイクル毎）に一定期間（例えば１サイクル分の期間）だけ点火時期を第１の角度（ＢＴＤＣ−２５度）から第２の角度（１０度）に進角させるように制御する。以降は、スロットル位置検出スイッチ２６がＯＦＦになるか、エンジン回転数が３８００ｒｐｍ以下になるまでｔＣ〜ｔＩと同様の制御を繰り返す。尚、各点火時期の関係は、通常点火角度よりも第１の角度が十分遅く、第２の角度は第１の角度よりも進むような関係とする。第２の角度は通常点火角度よりもやや遅くなる程度に設定すると良いが、第２の角度を通常点火角度と同じしても良いし、通常点火角度よりも早くなるように設定しても良い。
【００４１】
また、本実施例では点火時期が第１の角度で運転中の所定間隔毎に一定期間だけ第２の角度に早めるようにしたが、この所定間隔、一定期間を１０サイクル、１サイクルというサイクル数で決定するのではなく、時間間隔で決定しても良い。さらに、所定間隔と一定期間の関係を固定でなく、エンジン１０の状態によってそれらの間隔や期間を可変にして、例えば８〜１２サイクル間に１回だけ点火時期を第２から第１の角度に変更するように構成しても良い。
【００４２】
以上のように、スロットル位置検出スイッチ２６がＯＮである場合であって、エンジン回転数が３８００ｒｐｍ以上になった場合に、所定間隔毎（所定サイクル毎）に、点火時期を第１の角度（ＢＴＤＣ−２５度）から第２の角度（１０度）に進角させるように制御する。この状態を図１０を用いて説明すると、本実施例の制御では、時間ｔ１においてエンジンを始動し、エンジン回転数７０に示すようにエンジン回転数が増加し、矢印７１の点で所定の回転数、例えば３８００ｒｐｍに到達したら、点火時期を通常の角度（例えばＢＴＤＣ２５度）から第１の角度に遅らすように制御し、そのうち所定間隔毎に第２の角度にする制御を行う。この制御を行うことにより、矢印７２に示すようにエンジン回転数がクラッチ接続回転数（例えば４３００ｒｐｍ）を超えることなく、一定に保たれる。このように、本実施例ではエンジン回転数がクラッチ接続回転数を超えないように保たれるので、エンジン始動後の暖機運転の際に遠心クラッチ３が接続状態になってしまうことを効果的に防止することができる。
【００４３】
作業者が暖機運転が完了したと判断して、時間ｔ２において（矢印７３で示す点）スロットルトリガ８を再度握って離すことによりストッパ２１を解除すると、スロットルトリガ８は全閉位置に戻るとともに、エンジン１０は通常点火角度にて制御される。時間ｔ２以降は、エンジン回転数が矢印７４に示すようにアイドリング回転数（約３８００ｒｐｍ）にまで低下し、作業者によって時間ｔ３にて作業が開始されるまでアイドリング回転数が保たれる。尚、時間ｔ３において作業者がスロットルトリガ８を引くとエンジン回転数が矢印７５から矢印７６に示すように一気に上昇し、クラッチ接続回転数を大きく超えるので回転刃６が回転することにより切断作業が可能となる。
【００４４】
本実施例によれば、エンジン１０の始動を容易にするために、スロットルトリガ８を操作して始動位置に保持し、吸入空気量を増加させて始動を行う場合であっても、エンジン回転数が遠心クラッチ３の接続回転数より低い所定回転数を超えると、ＣＰＵ４４により点火時期を遅角させるよう点火時期制御が行われるので、エンジン１０のシリンダ１１内での燃焼を実質的に阻止することで出力が低下して回転数の上昇を抑制させることができる。また、所定のサイクル毎に点火時期の遅角量をＢＴＤＣ−２５度から１０度に抑えることで、点火時期の極端な遅角が継続することによる点火プラグ１５のかぶりを防止することができる。したがって、スロットルトリガ８を操作して始動位置に保持した場合に、始動性を向上させる一方で、始動時のエンジン回転数上昇を抑制しつつ、点火プラグ１５のかぶりによるエンジン１０の停止を防止することができる。また、エンジン回転数が遠心クラッチ３の接続回転数を超えることを抑制できるので、始動時にカッタ１の回転刃６が回転することも抑制することができる。
【実施例２】
【００４５】
次に図１１を用いて本発明の第２の実施例に係る点火時期制御の作動タイミングを説明する。第２の実施例では、ＣＰＵ４４では、スロットル位置検出スイッチ２６がＯＦＦである場合、つまり、スロットルトリガ８が始動位置に保持されていない場合には、第１の実施例に係る点火時期制御と同様に、例えば上死点前（以下、ＢＴＤＣ）２５度の点火時期となるよう、ＳＣＲ４９のゲート端子５０に点火信号が送られ、一定の点火時期で点火が行われる。一方、スロットル位置検出スイッチ２６がＯＮである場合、つまり、スロットルトリガ８が始動位置に保持されている場合には、図１１に示すようにエンジン回転数が遠心クラッチ３（図２参照）の接続回転数、例えば４３００ｒｐｍより僅かに低い回転数を超える回転数、例えば３８００ｒｐｍを超える回転数では、点火時期を例えばＢＴＤＣ２５度から−２５度に遅角させる制御を行う。この際には、エンジン回転数がｒ１を超えたらＢＴＤＣ２５度から−２５度に遅角させ、エンジン回転数がｒ２を超えたらＢＴＤＣ−２５度から−１０度に進角させる。
【００４６】
図１１の例で説明すると、時間ｔ１１にて３８００ｒｐｍを超えるので、点火時期１００に示すようにＢＴＤＣ２５度から−２５度に遅角させる。このように点火時期を遅角させると、エンジン回転数９０の上昇が矢印９１のように低下するが、なおも回転数の上昇が続く。そこで、回転数が第２の回転数ｒ２を超えたら点火時期をＢＴＤＣ−２５度から１０度に進角させるよう、ＳＣＲ４９のゲート端子５０に点火信号が送られる。するとエンジン回転数９０が矢印９２のように低下する。時間ｔ１２からｔ１３までの区間において、点火時期をＢＴＤＣ−２５度から１０度に進角させているのにエンジン回転数９０が低下するのは、時間ｔ１１からｔ１２までの区間において遅角させた影響がタイムラグをもってエンジン回転数９０に反映されるからである。同様にして、時間ｔ１３においてエンジン回転数が第１の回転数ｒ１を下回ったらＢＴＤＣ１０度から−２５度に遅角させる。このまま点火時期をＢＴＤＣ１０度に進角させたままだと、その影響が時間ｔ１３以降に現れて、矢印９３で示す傾きよりも大きい傾きでエンジン回転数９０が上昇してしまうからである。このように、本実施例では、エンジン回転数９０の上昇及び低下具合に応じて点火時期１００を変えるように制御する。
【００４７】
この点火時期の遅角制御は、エンジン回転数が所定回転数、例えば３８００ｒｐｍを下回るか、作業者がスロットルトリガ８を操作し、ストッパ２１が解除されるまで継続される。ストッパ２１が解除されるのと連動してスロットル位置検出スイッチ２６がＯＦＦとなるので、ＣＰＵ４４（図８参照）はその状態を検出して点火時期を通常の角度に戻す。
【００４８】
本発明によれば、始動時にシリンダ内に供給される吸入空気量を増加させるために行うスロットル開度の操作を検出するスロットル開度検出手段と、スロットル開度検出手段によりスロットルの操作が検出された場合に、点火時期を第１の角度へ遅角させ、さらに所定間隔毎に第２の角度へ遅角させることによりエンジン回転数を所定の回転数以下に抑制するエンジン回転制御手段とを備えるので、始動性を向上させる一方で、始動時のエンジン回転数の上昇を抑制しつつ、点火プラグのかぶりによるエンジンの停止を防止することができる。
【００４９】
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上述の実施例では本発明をカッタ１に適用した例で説明したが、本発明は刈払機やチェンソーなどの他のエンジン作業機に対しても同様に適用可能である。
【００５０】
また、上述の実施例のスロットル位置検出スイッチ２６はストッパ２１と連動するものであるが、スロットルトリガ８や、チョーク弁とスロットル弁との間に機械的な連携機構を有しているファーストアイドル式気化器のスロットルレバーと連動させてもよい。また、上述の実施例のイグニッションコイル１６は２つの端子を設けているが、必要に応じて端子の数を増やしてもよい。さらに、イグニッションコイル１６はパルサコイル４８で発生する点火信号をエンジン回転数として検出するものであるが、パルサコイル４８に代えて、エキサイタコイル４５からのノイズをエンジン回転数として検出してもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１ カッタ ２ フロントハンドル ３ 遠心クラッチ
４ アーム ５ リアハンドル ５ａ 開口部
６ 回転刃 ７ ロックレバー ８ スロットルトリガ
８ａ 可動アーム ８ｂ 回動軸 ８ｃ ロックプレート
８ｄ ストッパ ９ ノブ １０ エンジン
１１ シリンダ １２ ハウジング １３ クランク軸
１４ マグネトロータ １５ 点火プラグ
１６ イグニッションコイル １８ 停止スイッチ
１９ 第１の端子 ２０ 第２の端子 ２１ ストッパ
２１ａ 先端部分 ２２ バネ ２３ プランジャ
２５ 点火プラグ ２６ スロットル位置検出スイッチ
２６ａ プランジャ ２７ マフラー ３０ 気化器
３１ スロットルレバー ３２ スロットル操作ロッド
３３ ねじりばね ３４ チョークレバー
３５ チョーク操作ロッド ３６ チョークノブ
３７ ベルト ４０ １次コイル
４１ ２次コイル ４２ 抵抗
４４ ＣＰＵ ４５ エキサイタコイル
４６ ダイオード ４７ コンデンサ
４８ パルサコイル ４９ ＳＣＲ
５０ ゲート端子 ６０ 点火時期
７０〜９０ エンジン回転数 １００ 点火時期
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと、燃料と空気の混合気を前記シリンダ内に供給するものであってスロットル弁を有する気化器と、前記シリンダ内の混合気を点火させる点火装置を有するエンジンにおいて、
前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、
前記気化器のスロットル開度を検出するスロットル開度検出手段と、
前記点火装置の点火時期を制御する制御手段と、を設け、
前記エンジンの始動時に前記スロットル開度検出手段により前記スロットル開度が所定位置にあって前記エンジンが所定回転数を超えたと検出された場合に、前記制御手段は前記点火時期を通常角度から第１の角度に遅角させ、さらに第１の角度に遅角させた点火時期を間欠的に第２の角度に進角させるように制御することを特徴とするエンジン。
【請求項２】
前記第２の角度は、前記第１の角度よりも前記通常角度に対する遅角量が少ないことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
前記エンジンには遠心クラッチが設けられ、
前記所定回転数は前記遠心クラッチの接続回転数より低い回転数であることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジン。
【請求項４】
前記スロットル開度の前記所定位置への維持が解除された場合に、前記制御手段は前記第１及び第２の角度を用いた点火時期制御を解除することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のエンジン。
【請求項５】
前記制御手段による点火時期制御中に、前記エンジン回転数検出手段により前記所定回転数より低い回転数が検出された場合に、前記第１及び第２の角度を用いた点火時期制御を解除することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のエンジン。
【請求項６】
前記第２の角度に進角させる期間は、前記第１の角度への遅角により前記エンジン回転数の上昇が低下する期間であることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項７】
前記スロットル開度を所定位置に維持可能なように、スロットルトリガを固定するストッパを設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のエンジン。
【請求項８】
前記スロットル開度検出手段は、前記ストッパが作動されたことを検出するスイッチであることを特徴とする請求項７に記載のエンジン。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載のエンジンを備えたことを特徴とするエンジン作業機。
【請求項１】
シリンダと、燃料と空気の混合気を前記シリンダ内に供給するものであってスロットル弁を有する気化器と、前記シリンダ内の混合気を点火させる点火装置を有するエンジンにおいて、
前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、
前記気化器のスロットル開度を検出するスロットル開度検出手段と、
前記点火装置の点火時期を制御する制御手段と、を設け、
前記エンジンの始動時に前記スロットル開度検出手段により前記スロットル開度が所定位置にあって前記エンジンが所定回転数を超えたと検出された場合に、前記制御手段は前記点火時期を通常角度から第１の角度に遅角させ、さらに第１の角度に遅角させた点火時期を間欠的に第２の角度に進角させるように制御することを特徴とするエンジン。
【請求項２】
前記第２の角度は、前記第１の角度よりも前記通常角度に対する遅角量が少ないことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
前記エンジンには遠心クラッチが設けられ、
前記所定回転数は前記遠心クラッチの接続回転数より低い回転数であることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジン。
【請求項４】
前記スロットル開度の前記所定位置への維持が解除された場合に、前記制御手段は前記第１及び第２の角度を用いた点火時期制御を解除することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のエンジン。
【請求項５】
前記制御手段による点火時期制御中に、前記エンジン回転数検出手段により前記所定回転数より低い回転数が検出された場合に、前記第１及び第２の角度を用いた点火時期制御を解除することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のエンジン。
【請求項６】
前記第２の角度に進角させる期間は、前記第１の角度への遅角により前記エンジン回転数の上昇が低下する期間であることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項７】
前記スロットル開度を所定位置に維持可能なように、スロットルトリガを固定するストッパを設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のエンジン。
【請求項８】
前記スロットル開度検出手段は、前記ストッパが作動されたことを検出するスイッチであることを特徴とする請求項７に記載のエンジン。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載のエンジンを備えたことを特徴とするエンジン作業機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−４０５９９（Ｐ２０１３−４０５９９Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７９９０３（Ｐ２０１１−１７９９０３）
【出願日】平成２３年８月１９日（２０１１．８．１９）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１９日（２０１１．８．１９）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
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