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JP4665591B2 - 内燃機関の点火時期測定表示装置 - Google Patents

内燃機関の点火時期測定表示装置 Download PDF

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Description

本発明は、マグネト（磁石発電機式点火装置）を有する内燃機関の点火の時期（以下、点火タイミングという）を測定し、その測定値を表示可能にする内燃機関の点火時期測定表示装置に関する。
チェンソーや草刈機等の作業機のマグネトを有する内燃機関の性能は、環境条件内で燃焼がどのように達成されるかに依存する。
従って、所定のレベルの出力、よりよい燃費や排出物の低減を達成するためには、例えば空燃比を理論空燃比から外れた値に調整するなどして、特定の機関性能を引き出すことが望ましい。また、ピストンが圧縮ストロークの上死点に達する前のクランク回転の角度での点火タイミングを知ることができれば、前記燃費や排出物の低減、機関出力向上のためのメンテナンスを一般ユーザにて適切に実施できる。
一般の内燃機関では、内燃機関メーカ等によって予め設計されたデータによって点火タイミングが固定的に決められており、また、これまでのところ、特殊な環境の例えばサービス工場でエンジンカバーを外し、タイミングライト利用による点火タイミングの監視方法しかない。このため、一般ユーザが内燃機関の外から点火タイミングを監視することができないという現実がある。
また、草刈機などの作業機で、内燃機関の点火制御装置のコイルが破損したことを判断したい場合があるが（例えば、エンジン回転数７０００回転のとき点火時期が上死点前２５°であったものが、上死点前３０°となった場合には、異常と判断できる）、これまでの作業機には、そのような点火タイミングを確認するための配慮がなされたものは提案されていない。
本発明は前記のような従来の問題点に着目してなされたものであり、一般ユーザが内燃機関の点火タイミングを簡単に監視することができ、これにより必要とする内燃機関の運転性能実現のための内燃機関や点火装置のメンテナンス等を実施可能にする内燃機関の点火時期測定表示装置を提供することを目的とする。
前記目的達成のために、請求項１の発明にかかる内燃機関の点火時期測定表示装置は、マグネトを有する内燃機関の基準回転数の信号パルスを検出する基準回転数信号パルス検出器と、前記内燃機関の点火時に点火プラグ付近に発生する電磁波の点火ノイズを検出する点火ノイズパルス検出器とを有し、前記信号パルス及び点火ノイズパルスに基づき、前記マグネトによる点火タイミングを演算および表示する内燃機関の点火時期測定表示装置であって、前記点火タイミングの演算では、前記基準回転数の信号パルスの周期Ｔ１から基準角度当たりの時間Ｔを求め、前記信号パルスからこの信号パルス発生後に最初に得られる前記電磁波の点火ノイズパルスまでの時間Ｔ２を時間Ｔで除算した値を、点火タイミングとして求めることを特徴とする。
前記構成により、マグネトを有する内燃機関の基準回転数信号パルスと、前記内燃機関の点火時に点火プラグ付近に発生する電磁波の点火ノイズパルスに基づき、簡単な演算処理によって点火タイミングを演算し、これを高精度に計測・表示することができるとともに、前記内燃機関や点火装置について必要とするメンテナンスを実行することができる。
また、請求項２の発明に係る内燃機関の点火時期測定表示装置は、前記内燃機関の基準回転数信号パルスが、前記マグネトの発電コイルが誘起する電圧パルスであることを特徴とする。
前記内燃機関の基準回転数信号パルスを、マグネトの発電コイルが誘起する電圧パルスとし、前記内燃機関の点火時に点火プラグ付近に発生する電磁波の点火ノイズパルスとで簡単な演算処理を行い、前記内燃機関の点火タイミングを求めることができる。
また、請求項３の発明に係る内燃機関の点火時期測定表示装置は、前記内燃機関の基準回転数信号パルスが、前記マグネトのイグニションコイルの一次コイルに誘起される電圧パルスであることを特徴とする。
前記内燃機関の基準回転数信号パルスをマグネトのイグニションコイルの一次コイルに誘起する電圧パルスとし、前記内燃機関の点火時に点火プラグ付近に発生する電磁波の点火ノイズパルスとで簡単な演算処理を行い、前記内燃機関の点火タイミングを求めることができる。
また、請求項４の発明に係る内燃機関の点火時期測定表示装置は、前記内燃機関の基準回転数信号パルスが、前記内燃機関の回転数を検出する光センサや磁気センサ等の出力パルスであることを特徴とする。
前記内燃機関の基準回転数信号パルスを前記内燃機関の回転数を検出する光センサや磁気センサ等のパルス出力可能な検出器のパルスとし、前記内燃機関の点火時に点火プラグ付近に発生する電磁波の点火ノイズパルスとで簡単な演算処理を行い、前記内燃機関の点火タイミングを求めることができる。
また、請求項６の発明に係る内燃機関の点火時期測定表示装置は、作業機などによって異なる内燃機関に固有の点火タイミングに対応する定数を設定し、この設定された定数をもとに前記演算によって求めた点火タイミングを表示することを特徴とする。
前記により、内燃機関の固有の点火タイミングと演算処理により高精度に計測・表示が可能となり、ユーザは表示装置上の点火タイミング表示を見ながら、駆動中の内燃機関や点火装置のメンテナンスを、所定環境での燃費や機関出力状態にて実行することができる。
本発明によれば、基準回転数の信号パルスと、点火ノイズパルスとにより、マグネトによる点火タイミングを求めて表示することにより、ユーザ等はこの点火タイミングを見て、内燃機関の運転中の燃費や機関出力を監視できるほか、発電コイルの状態チェックや内燃機関および点火装置等のメンテナンス用のデータとして、利用することができる。
以下に、本発明の実施の一形態に係る内燃機関の点火時期測定表示装置を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態によるマグネトを有する内燃機関の点火時期測定装置を示す構成図である。
図１において、内燃機関１はマグネトＡを有し、前記マグネトＡは内燃機関の基準回転数信号パルス検出器２及び点火プラグ３を備える。該点火プラグ３の近傍には点火ノイズ検出器４が配置される。
前記基準回転数信号パルス検出器２及び前記点火ノイズパルス検出器４は、点火時期測定装置Ｂを構成する各一の入力回路５，６にそれぞれ接続されている。また、前記入力回路５，６には、それぞれ波形整形回路７，８を介し演算回路９及び表示回路１０が接続されている。また、前記演算回路９には、内燃機関固有の点火タイミングを設定するタイミング設定部１１が接続されている。
つぎに、前記構成の点火時期測定装置の動作を説明する。まず、内燃機関が運転されると、前記マグネトＡの発電コイルが電圧パルスを誘起し、前記基準回転数信号パルス検出器２は前記電圧パルスを図２（ａ）に示すような基準回転数信号パルスとして出力する。
前記入力回路５は、前記基準回転数信号パルスを前記波形整形回路７を通して波形整形した上で、前記演算回路９へ入力する。
一方、前記点火ノイズパルス検出器４は、点火プラグ３が発生する図２（ｂ）に示す点火ノイズパルスを入力回路６に入力する。前記点火ノイズパルスは、波形整形回路８により図２（ｃ）に示すように波形整形されて前記演算回路９に入力される。
前記演算回路９では、基準回転数信号パルスの周期Ｔ１から、基準角度（例えば１°）当たりの時間Ｔを求める。また、前記基準回転数信号パルスの発生時から、該基準回転数信号パルスの発生後に最初に得られる前記点火ノイズパルスの発生タイミングまでの時間Ｔ２を測定し、この時間Ｔ２を前記時間Ｔで除算して点火タイミングを求める。前記のようにして求めた点火タイミングは、表示装置１０に表示することができる。
前記の場合、作業機ごとに異なる内燃機関に固有の点火タイミングに対応する定数を設定しておくことで設定した定数と前記演算によって求めた点火タイミングを対応して前記表示装置１０に表示させることができる。
なお、前記は、内燃機関の基準回転数信号パルスを発電コイルが誘起する電圧パルスから得る場合を示したが、前記マグネトＡのイグニッションコイルの一次コイルに誘起される電圧パルスから得ることも、さらに内燃機関の回転数を検出する光センサや磁気センサ等が出力するパルスから得ることもできる。
また、本実施形態では、前記表示装置１０に表示される点火タイミングを参照して、タイミング設定部１１から演算回路９に対して点火タイミングを任意に設定することができる。
図３は、本発明の他の実施形態を示す。本実施形態ではマグネトＡにおいて、ロータ１２の外周部分に、磁石１３を挟む二つの磁極１４，１５を設け、前記ロータ１２の外周を臨むように、発電コイル１６を巻装したコア１７の脚が配置されている。
前記発電コイル１６のストップ端子はクリップ１８により挟まれて、前記発電コイル１６の誘起電圧パルスをリード１９を介して前記入力回路５に供給する。
一方、前記発電コイル１６には、充放電コンデンサやサイリスタなどのスイッチ素子を含む点火制御回路２０を介して点火コイル２１が接続されている。
前記点火コイル２１の二次コイルには、点火プラグ２２が接続され、該点火プラグ２２の近傍に、点火時に発生する電磁波の点火ノイズパルスを検出するアンテナ２３が配置されている。前記点火ノイズパルスは、リード２４を介して前記入力回路６に入力される。
また、前記演算回路９にはユーザが任意に点火タイミングを選んで設定するためのオン／オフスイッチやロータリスイッチ構成のタイミング設定部２５が接続されている。
この実施形態では、前記発電コイル１６が発生する図４（ａ）に示すような電圧を前記クリップ１８、前記リード１９を介して前記入力回路５へ入力し、該電圧を前記波形整形回路７で波形整形し、図４（ｂ）に示すパルスを基準回転数信号パルスとして得る。
一方、前記アンテナ２３は、点火時に前記点火プラグ２２付近から発生する電磁波を捉えて、図４（ｃ）に示す電圧パルスに変換し、前記リード２４を介して前記入力回路６に供給する。前記波形整形回路８では、前記電圧パルスを波形整形し、図４（ｄ）に示す点火パルスとする。
前記演算回路９では、前記基準回転数信号パルス及び点火ノイズパルスを、前記と同様の手順により演算処理する。すなわち、前記基準回転数信号パルスの周期Ｔ１から基準角度当たりの時間Ｔを求め、該基準回転数信号パルスから、該基準回転数信号パルス発生後と最初に得られた前記点火ノイズパルス発生時までの時間Ｔ２を、前記時間Ｔで除算した値を点火タイミングとして求める。
このように、本実施形態によれば、前記タイミング設定部２５によって、内燃機関の点火タイミング表示を、点火タイミングに対応する定数とともに任意に設定することができる。
本発明の内燃機関の点火時期測定表示装置は、一般ユーザが内燃機関の点火タイミングを監視することにより、必要とする内燃機関の運転性能実現のための内燃機関および点火装置のメンテナンス等を容易に実施可能にするという効果を有し、内燃機関の点火ノイズにもとづき点火タイミングを測定し、その測定値を表示可能にするとともに、必要に応じ点火タイミングを外部から任意に設定できる内燃機関の点火時期測定表示装置等に有用である。
本発明の実施の一形態による内燃機関の点火時期測定表示装置を示す構成図である。 図１に示す回路各部の信号波形を示すタイミングチャートである。 本発明の他の実施の一形態による内燃機関の点火時期測定表示装置を示す構成図である。 図３に示す回路各部の信号波形を示すタイミングチャートである。
符号の説明
Ａ マグネト
１ 内燃機関
２ 基準回転数信号パルス検出器
３ 点火プラグ
４、２３ 点火ノイズパルス検出器
１６ 発電コイル（基準回転数信号パルス検出器）
２１ 点火コイル（イグニッションコイル）

Claims (5)

  1. マグネトを有する内燃機関の基準回転数の信号パルスを検出する基準回転数信号パルス検出器と、前記内燃機関の点火時に点火プラグ付近に発生する電磁波の点火ノイズを検出する点火ノイズパルス検出器とを有し、前記信号パルス及び点火ノイズパルスに基づき、前記マグネトによる点火タイミングを演算および表示する内燃機関の点火時期測定表示装置であって、前記点火タイミングの演算では、前記基準回転数の信号パルスの周期Ｔ１から基準角度当たりの時間Ｔを求め、前記信号パルスからこの信号パルス発生後に最初に得られる前記電磁波の点火ノイズパルスまでの時間Ｔ２を時間Ｔで除算した値を、点火タイミングとして求めることを特徴とする内燃機関の点火時期測定表示装置。
  2. 前記内燃機関の基準回転数信号パルスは、前記マグネトの発電コイルが誘起する電圧パルスであることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の点火時期測定表示装置。
  3. 前記内燃機関の基準回転数信号パルスは、前記マグネトのイグニションコイルの一次コイルに誘起される電圧パルスであることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の点火時期測定表示装置。
  4. 前記内燃機関の基準回転数信号パルスは、前記内燃機関の回転数を検出する光センサや磁気センサ等の出力パルスであることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の点火時期測定表示装置。
  5. 作業機などによって異なる内燃機関に固有の点火タイミングに対応する定数を設定し、この設定された定数をもとに前記演算によって求めた点火タイミングを表示することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の点火時期測定表示装置。
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