JP4480026B2 - Engine ignition device - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンの点火装置に関し、特に、エンジンで駆動される発電機の出力でコンデンサを充電し、このコンデンサをエンジン回転数に応じて予め設定された制御タイミングで放電させるCDI回路を有するエンジンの点火装置に関する。 The present invention relates to an ignition device for an engine, and more particularly, an engine having a CDI circuit that charges a capacitor with an output of a generator driven by the engine and discharges the capacitor at a preset control timing according to the engine speed. The present invention relates to an ignition device.
作業機等の駆動に使用される小型汎用エンジンの点火装置は、一般的に、エンジンに連結されたフライホイールに関して設けられたパルサコイルなどの信号用コイルで検出されたエンジンの回転に適合した動作タイミングで駆動される。 An ignition device for a small general-purpose engine used for driving a work machine or the like is generally an operation timing adapted to the rotation of the engine detected by a signal coil such as a pulsar coil provided for a flywheel connected to the engine. It is driven by.
これに対して近年は、例えば、特開2005−163616号公報に記載されているデジタルCDIのように点火装置をマイクロコンピュータで制御し、エンジン回転数と点火時期とを任意に設定して適当な進角特性をもたせることも行われている。このようなマイクロコンピュータ制御の点火装置を搭載した小型汎用エンジンにおいては、このエンジンで駆動される発電機の出力を、点火用のエネルギとエンジン回転検出用とに兼用している例がある。 On the other hand, in recent years, for example, as in the digital CDI described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-163616, the ignition device is controlled by a microcomputer, and the engine speed and ignition timing are arbitrarily set to be appropriate. Advancing angle characteristics are also provided. In a small general-purpose engine equipped with such a microcomputer-controlled ignition device, there is an example in which the output of a generator driven by this engine is used for both ignition energy and engine rotation detection.
一方、小型汎用エンジンにおいては、エンジンの始動や停止を簡単な操作で可能にすることが要求されることから、エンジン停止用スイッチであるロータリスイッチや押しボタンスイッチ等を機体外部に露出して設けることが多い。
上述のように、エンジンの始動や停止を簡単に行えるような状況では、運転中のエンジンに対して短時間の間に誤って停止スイッチのオン(=停止操作)やオフを繰り返し操作してしまう場合がある。しかし、このような繰り返し操作をすると、一時的にエンジン回転数信号が検出できなくなり、誤った回転数として認識して、これに対応する点火信号を出力してしまうことがある。 As described above, in a situation where the engine can be easily started and stopped, the stop switch is erroneously repeatedly turned on (= stop operation) or turned off in a short time with respect to the operating engine. There is a case. However, if such a repeated operation is performed, the engine speed signal cannot be detected temporarily, and it may be recognized as an incorrect speed and an ignition signal corresponding to this may be output.
本発明の目的は、上記課題を解消して、正確なエンジン回転数に基づいて点火装置を動作させるのに好適なエンジンの点火装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an engine ignition device suitable for solving the above-described problems and operating the ignition device based on an accurate engine speed.
上記目的を達成するための本発明は、エンジンの回転によって発電する発電コイルと、この発電コイルの出力電流を点火コイルの一次側に接続された点火用コンデンサに充電する整流回路と、エンジン回転数に応じた点火時期を出力する手段と、エンジン回転数に応じた点火時期で前記点火用コンデンサを放電させるスイッチング手段と、エンジン停止スイッチとを有するエンジンの点火装置において、前記発電コイルの誘起電圧に基づいて形成される信号の周期に基づいてエンジン回転数を検出する手段と、前回検出された前記信号の周期に基づいて該周期より長い時間に設定された判定時間内に、前記信号が新たに検出されないときは、エンジン回転数に応じた点火時期にかかわらず前記スイッチング手段を駆動させる強制駆動手段とを具備した点に第1の特徴がある。 In order to achieve the above object, the present invention provides a power generation coil that generates power by rotating an engine, a rectifier circuit that charges an output capacitor of the power generation coil to an ignition capacitor connected to a primary side of the ignition coil, and an engine speed An ignition device for an engine having a means for outputting an ignition timing according to the engine, a switching means for discharging the ignition capacitor at an ignition timing according to the engine speed, and an engine stop switch. Means for detecting the engine speed based on the period of the signal formed on the basis of the signal, and the signal is newly transmitted within a determination time set to a time longer than the period based on the period of the signal detected last time. If not detected, the forced drive means for driving the switching means regardless of the ignition timing according to the engine speed. There is first characterized in that the Bei.
また、前記判定時間は、前回の検出信号の周期に所定係数を乗じた時間を設定したものである点に第2の特徴がある。 The determination time has a second feature in that a time obtained by multiplying the period of the previous detection signal by a predetermined coefficient is set.
また、本発明は、前記整流回路が、前記発電コイルの交流出力の一方の半サイクルを前記点火用コンデンサに供給する一方、他方の半サイクルを制御用電源として供給するように構成された点に第3の特徴がある。 Further, the present invention is characterized in that the rectifier circuit is configured to supply one half cycle of the AC output of the power generation coil to the ignition capacitor while supplying the other half cycle as a control power source. There is a third feature.
さらに、本発明は、前記エンジン停止スイッチが、前記発電コイルの点火用出力を短絡する位置に配置されている点に第4の特徴がある。 Furthermore, the present invention has a fourth feature in that the engine stop switch is disposed at a position where the ignition output of the power generation coil is short-circuited.
第1の特徴によれば、エンジン停止スイッチの操作を誤って、エンジンの停止・始動操作が繰り返されて、前回検出された周期よりも長目に設定した判定時間内に新たな信号が検出されない場合に強制駆動手段は点火用コンデンサが放電状態を維持するように動作する。その結果、不正確な点火装置の点火タイミングで点火することが抑制される。 According to the first feature, the engine stop switch is erroneously operated and the engine stop / start operation is repeated, so that a new signal is not detected within the determination time set longer than the previously detected cycle. In this case, the forcible driving means operates so that the ignition capacitor maintains a discharged state. As a result, ignition at an inaccurate ignition timing of the ignition device is suppressed.
また、検出信号の処理でエンジン停止操作スイッチの誤操作による不具合を解消できるので、電気回路構成上もスイッチ位置のレイアウトの自由度を高めることができる。 In addition, since the detection signal processing can solve the problem caused by the erroneous operation of the engine stop operation switch, the degree of freedom of the layout of the switch position can be increased in terms of the electric circuit configuration.
第2の特徴によれば、エンジンの回転速度が大きく変化しても判定時間もこれに応じて適切に変化対応することが可能になる。 According to the second feature, even if the engine speed greatly changes, the determination time can be appropriately changed correspondingly.
第3の特徴によれば、点火装置の制御用電源を発電コイルの点火エネルギーに使用しない側の出力から得ることができるので、点火装置のバッテリレス化が可能になる。 According to the third feature, since the control power source of the ignition device can be obtained from the output not used for the ignition energy of the power generation coil, the ignition device can be made battery-free.
第4の特徴によれば、点火動作を停止させてエンジン回転がほぼ停止してから、点火制御用の電源が消失するので、エンジンが停止するまでの点火動作を確実に停止させたままとすることができる。 According to the fourth feature, since the ignition control power supply disappears after the ignition operation is stopped and the engine rotation is substantially stopped, the ignition operation until the engine stops is surely stopped. be able to.
以下に図面を参照して本発明の一実施形態を詳細に説明する。図2は、本発明の一実施形態に係るエンジン点火装置を適用した刈り払い機の斜視図である。図2において、刈り払い機100は、エンジン1と、エンジン1から延びて先端に刈り刃110を備えた操作スリーブ20と、操作スリーブ20の途中に設けられたハンドル120と、ハンドル120の右側端部に設けられたグリップ兼用の操作装置16とを備える。操作装置16からエンジン1のキャブレータ8まで延びるスロットルケーブル9が設けられる。エンジン1は刈り払い機100に好適な小型(例えば排気量25立方cm)の空冷式4ストローク単気筒エンジンであり、このエンジン1には図示しないフライホイール発電機が直結される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 2 is a perspective view of a brush cutter to which an engine ignition device according to an embodiment of the present invention is applied. In FIG. 2, the
図1は、エンジン回転数制御装置の構成を示す図である。フライホール発電機の発電コイル2はエンジンの回転に同期した交流を発生する。この交流はダイオード3,4で整流される。整流された交流のうち、一方の半サイクルは制御用電源を形成するレギュレータ5に入力されてCPU6の動作電圧に調節され、その動作電圧はCPU6に供給される。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an engine speed control device. The generator coil 2 of the flyhole generator generates an alternating current synchronized with the rotation of the engine. This alternating current is rectified by the
整流された交流のうち、他方の半サイクルはコンデンサ7を介して点火コイル10の一次側11に接続される。点火コイル10の二次側12は点火プラグ13に接続される。
The other half cycle of the rectified alternating current is connected to the primary side 11 of the
このように、発電コイル2の出力を点火エネルギー用電源と点火制御用電源として利用することによって、バッテリ不要の点火装置を構成している。 Thus, the battery-less ignition device is configured by using the output of the power generation coil 2 as the ignition energy power source and the ignition control power source.
前記整流された交流の他方の半サイクルはさらに矩形波回路14に入力される。前記コンデンサ7にはスイッチ手段であるサイリスタ(SCR)15が並列に接続される。矩形波回路14の出力はCPU6に入力される。CPU6は矩形波回路14で整形された波形の立ち下がりを検出し、その周期を検出する機能を有する。検出周期はエンジンの回転数を代表する値でもある。点火時期マップ17には矩形波回路14から入力される信号に基づいてCPU6で算出されたエンジン回転数の関数としての点火時期(クランク角度)が予め設定される。CPU6は、点火時期マップ17から入力されたエンジン回転数に対応する点火時期を検索する。なお、この場合、CPU6は点火時期をマップから検索するのではなく、予め設定したエンジン回転数の関数式を使って点火時期を計算するように構成してもよい。いずれにしても、エンジン回転数と点火時期との関係はデジタルデータを使用したデジタル演算処理で行われる。
The other half cycle of the rectified alternating current is further input to the
CPU6は、エンジン1の回転位置が点火時期マップ17から読み出されたクランク角度つまり点火時期になったときに、点火信号を発生する。点火信号はSCR15のゲートに入力されてコンデンサ7が放電し、点火コイル10の二次側12に高電圧が誘導されて点火プラグ13が点火する。
The CPU 6 generates an ignition signal when the rotational position of the engine 1 reaches the crank angle read from the
さらに、前記ダイオード4のカソード側にエンジン1を停止するための停止操作スイッチ18が設けられる。停止操作スイッチ18は、ダイオード4を介して発電コイル2の出力のうちの片側の出力を短絡する位置に設けられる。この停止操作スイッチ18を閉じて発電コイル2を短絡させることによって点火コイル10に供給されるエネルギが消失する。またこのとき、発電コイル2の出力のうちのレギュレータ5へ供給される分はそのまま供給が続けられるため、制御用電源は発電コイル2の出力がほぼ停止するまでは維持することが可能であり、スイッチ18がオン操作されてエンジン1がほぼ停止するまでの間も点火動作を確実に停止状態に維持することができる。
Further, a
さらに、CPU6は矩形波回路14から入力される矩形波の立ち下がりが、所定時間内に検出されなかったときには、コンデンサ7を放電状態に維持し、エンジン1を確実に停止させる機能を備える。
Furthermore, the CPU 6 has a function of reliably stopping the engine 1 by maintaining the capacitor 7 in a discharged state when the falling of the rectangular wave input from the
図3は、エンジン1の停止動作を示すタイミングチャートである。同図において、入力パルスは、矩形波回路14からCPU6に入力される矩形波である。この入力パルスの立ち下がり周期はエンジン1の1周期に対応する。SCR15は、検出されたエンジン1の周期つまり回転数に応じたタイミングでオンになっている。コンデンサ7は入力パルスの立ち下がりで充電を開始し、SCR15のオンによって放電される。
FIG. 3 is a timing chart showing the stop operation of the engine 1. In the figure, the input pulse is a rectangular wave input from the
前回の入力パルスの周期T1を検出した後、次の入力パルスの立ち下がりが所定の判定時間Tr内に検出されなかった時には、CPU6はSCR15をオンにして、その状態を維持する。判定時間Trは、例えば、前回の周期T1に係数Aを乗じた値とする。係数Aは例えば「4」とする。すなわち、前回の周期T1の4倍の時間が経過しても入力パルスが検出されないときは強制的にコンデンサ7を放電させてエンジン1を停止させる。 When the trailing edge of the next input pulse is not detected within the predetermined determination time Tr after detecting the period T1 of the previous input pulse, the CPU 6 turns on the SCR 15 and maintains that state. The determination time Tr is, for example, a value obtained by multiplying the previous cycle T1 by a coefficient A. The coefficient A is “4”, for example. That is, if an input pulse is not detected even after a time four times the previous period T1, the capacitor 7 is forcibly discharged to stop the engine 1.
例えば、エンジン1が3000rpmで回転している場合を想定する。1回転の周期は20ミリ秒であるので、この例では判定時間が80ミリ秒に設定される。停止操作スイッチ18のオフからオンへの操作は通常5乃至10ミリ秒を要するが、80ミリ秒より十分短時間であるので、停止操作スイッチ18をオン操作すると、発電コイル2が短絡され、かつ、入力パルスの検出されない時間が80ミリ秒を超えたときにSCR15はオンになるので、エンジン1を確実に停止させられる。
For example, it is assumed that the engine 1 is rotating at 3000 rpm. Since the period of one rotation is 20 milliseconds, in this example, the determination time is set to 80 milliseconds. The operation of the stop operation switch 18 from OFF to ON usually takes 5 to 10 milliseconds, but is sufficiently shorter than 80 milliseconds, so that when the
一方、停止操作スイッチ18をオンにした後、短時間のうちにオフ操作すると、入力パルスが、回転数を判断するための正確な周期で入力されない。例えば、いくつかの入力パルスが欠落して周期をはるかに長い時間T2と判断されることがあり得る。したがって、適当でない周期T2に基づいて点火時期が決定されるおそれがある。しかし、このような停止操作スイッチ18のオン・オフの繰り返し操作を行った場合の周期T2は一般に、数百ミリ秒となり、判定時間Tr(80ミリ秒)を超えることになるので、この判定時間Tr以内で入力パルスの立ち下がりは検出されない。したがって、SCR15は強制的にオンとなってエンジン1は停止する。したがって、誤って短時間内に停止操作スイッチ18のオン・オフ操作が行われても、不適当な点火時期での点火が行われるのを防止することができる。
On the other hand, if the
なお、係数Aを「1」程度にすると、停止操作スイッチ18に手が触れるなどして接点が少しの間でもつながって1つのパルスが欠落しただけでもエンジンが停止することがあり得る。係数Aを「4」にしておけば、そのような不具合は回避できる。
If the coefficient A is set to about “1”, the engine may be stopped even if the contact is connected even for a short time by touching the
また、係数Aを乗じていることにより、回転数が大きく異なる場合でも許容できる回転数検出誤差範囲を揃えることができる。 Further, by multiplying by the coefficient A, it is possible to make the allowable rotation speed detection error range even when the rotation speeds are greatly different.
例えば、エンジン1が7000rpmで回転している場合を想定すると、1回転の周期は8.6msであるので、この例では判定時間が4×8.6ms=34.4msに設定される。 For example, assuming that the engine 1 is rotating at 7000 rpm, since the cycle of one rotation is 8.6 ms, the determination time is set to 4 × 8.6 ms = 34.4 ms in this example.
また、本実施例では、リコイルスタータ始動用エンジンなどのバッテリ不要の点火装置を構成しているが、バッテリを備える制御システムに適宜用いることも可能である。 In the present embodiment, a battery-less ignition device such as a recoil starter starting engine is configured. However, the ignition system can be appropriately used for a control system including a battery.
1…エンジン、 2…発電コイル、 3,4…ダイオード、 5…レギュレータ、 6…CPU、 7…コンデンサ、 8…キャブレータ、 9…スロットルケーブル、 10…点火コイル、 13…点火プラグ、 15…サイリスタ、 17…点火時期マップ、 18…停止操作スイッチ、 20…操作スリーブ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine, 2 ... Power generation coil, 3, 4 ... Diode, 5 ... Regulator, 6 ... CPU, 7 ... Capacitor, 8 ... Carbator, 9 ... Throttle cable, 10 ... Ignition coil, 13 ... Spark plug, 15 ... Thyristor, 17 ... ignition timing map, 18 ... stop operation switch, 20 ... operation sleeve
Claims (4)
前記発電コイルの誘起電圧に基づいて形成される信号の周期に基づいてエンジン回転数を検出する手段と、
前回検出された前記信号の周期に基づいて該周期より長い時間に設定された判定時間内に、前記信号が新たに検出されないときは、エンジン回転数に応じた点火時期にかかわらず前記スイッチング手段を駆動させる強制駆動手段とを具備したことを特徴とするエンジンの点火装置。 A power generation coil that generates power by rotating the engine, a rectifier circuit that charges an ignition capacitor connected to the primary side of the ignition coil with an output current of the power generation coil, means for outputting an ignition timing according to the engine speed, In an engine ignition device having switching means for discharging the ignition capacitor at an ignition timing corresponding to the engine speed, and an engine stop switch,
Means for detecting an engine speed based on a period of a signal formed based on an induced voltage of the power generation coil;
When the signal is not newly detected within the determination time set to a time longer than the cycle based on the cycle of the signal detected last time, the switching means is turned on regardless of the ignition timing according to the engine speed. An engine ignition device comprising: a forced drive means for driving.
The engine ignition device according to claim 2, wherein the engine stop switch is disposed at a position for short-circuiting the ignition output of the power generation coil.
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