特許 7108472 エンジン駆動式刈払機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-20

(45)【発行日】2022-07-28

(54)【発明の名称】エンジン駆動式刈払機

(51)【国際特許分類】

   F02D 29/00 20060101AFI20220721BHJP

   F02D 9/02 20060101ALI20220721BHJP

   F02D 13/02 20060101ALI20220721BHJP

   F02D 41/04 20060101ALI20220721BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20220721BHJP

   F02P 5/15 20060101ALI20220721BHJP

【ＦＩ】

F02D29/00 B

F02D9/02 H

F02D13/02 A

F02D13/02 H

F02D41/04

F02D45/00 362

F02P5/15 C

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2018110670

(22)【出願日】2018-06-08

(65)【公開番号】P2019210925

(43)【公開日】2019-12-12

【審査請求日】2021-03-12

(73)【特許権者】

【識別番号】509264132

【氏名又は名称】株式会社やまびこ

(74)【代理人】

【識別番号】100098187

【弁理士】

【氏名又は名称】平井 正司

(72)【発明者】

【氏名】衞藤 邦淑

【審査官】小関 峰夫

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６２－０００６４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－２２２８４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１２７５０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０８８６４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－０８９０９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１６３６１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１８３６０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０５１６２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１５１１２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１８３５７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｄ ９／０２

Ｆ０２Ｄ １３／０２

Ｆ０２Ｄ ２９／００

Ｆ０２Ｄ ４１／００－４５／００

Ｆ０２Ｐ ５／１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃エンジンと、
該内燃エンジンによって駆動される刈り刃と、
前記内燃エンジンを制御する制御ユニットと、
前記内燃エンジンを活性化する活性化装置とを有し、
前記制御ユニットは、作業中にエンジンが失速してエンジンストールが発生する蓋然性があると判断したときに前記活性化装置によって前記内燃エンジンが発生するトルクを増大させ、
前記内燃エンジンの回転数を検出する回転数センサを更に有し、
前記制御ユニットが、値の異なる第１、第２のしきい値を有し、
前記第１しきい値は前記第２しきい値よりも相対的に大きな値を有し、
前記制御ユニットは、前記回転数センサが検出したエンジン回転数が前記第１しきい値よりも小さくなり、その後、第２のしきい値よりも小さくなったときにエンジンが失速してエンジンストールが発生する蓋然性があると判断することを特徴とするエンジン駆動式刈払機。

【請求項2】

前記第２しきい値が、エンジンストールを発生しない下限のエンジン回転数である限界回転数に基づいて設定される、請求項１に記載のエンジン駆動式刈払機。

【請求項3】

前記限界回転数が4500～6500rpmの範囲内の数値である、請求項２に記載のエンジン駆動式刈払機。

【請求項4】

前記第１しきい値が、前記刈り刃で草を刈り払うことのできるエンジン回転数の下限値である作業開始回転数に基づいて設定されている、請求項１～３のいずれか一項に記載のエンジン駆動式刈払機。

【請求項5】

前記第１しきい値が前記第２しきい値に少なくとも600rpm加えた値に設定されている、請求項２に記載のエンジン駆動式刈払機。

【請求項6】

前記活性化装置が、前記内燃エンジンの点火時期を進角する装置である、請求項１～５のいずれか一項に記載のエンジン駆動式刈払機。

【請求項7】

前記活性化装置が、前記内燃エンジンの点火時期を進角する装置、前記内燃エンジンの排気ポートの開度を拡大する装置、前記内燃エンジンの吸気ポートの開度を拡大する装置、前記内燃エンジンの出力を制御するスロットル弁の開度を大きくする装置、前記内燃エンジンに供給する混合気の空燃比をリーンにする装置の群から選ばれた少なくとも一つの装置である、請求項１～５のいずれか一項に記載のエンジン駆動式刈払機。

【請求項8】

前記活性化装置による前記内燃エンジンの活性化が所定時間継続される、請求項１～７のいずれか一項に記載のエンジン駆動式刈払機。

【請求項9】

点火プラグを備えた内燃エンジンと、
該内燃エンジンによって駆動される刈り刃と、
前記内燃エンジンの回転数を検出する回転数センサと、
前記点火プラグの点火時期を制御する制御ユニットとを有し、
前記制御ユニットは、刈り払い作業を開始できる下限値の作業開始回転数に基づいて設定された第１しきい値と、エンジン回転数が低下したとしてもエンジンストール発生に至らない下限値である限界回転数に基づいて設定された第２しきい値とに基づいて、作業中にエンジン回転数が低下して前記第１しきい値よりもエンジン回転数が低くなり、その後、第２しきい値よりもエンジン回転数が低くなったときに前記点火時期を進角し、この進角を前記エンジンの所定のサイクル数又は所定時間継続することを特徴とするエンジン駆動式刈払機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パーシャル運転で刈り払い作業中に行うエンジン活性化制御を含むエンジン駆動式刈払機に関する。

【背景技術】

【0002】

マイクロコンピュータが普及するなかで、自動車に限らずエンジン駆動式刈払機にあっても、エンジン制御を電子化する開発が進行している。ここに、一般的に、携帯式作業機には軽量化のために単気筒エンジンが搭載されている。携帯式作業機において、例えば点火方式として無接点点火方式が採用され、また、周知のガバナー機構も電子化されている。具体的には、エンジン回転数(rpm)が所定回転数に達するとガバナー回路によって点火時期が遅角され、これによりエンジン回転数が所定の回転数を越えてしまうのを防止する。

【0003】

特許文献１は、スロットル弁を駆動するアクチュエータとしてステッピングモータを採用した携帯式作業機を開示している。この作業機において、実際のエンジン回転数が目標回転数となるようにスロットル弁の電子制御が実行される。

【0004】

特許文献２は、気化器付きエンジンに供給する混合気の空燃比（A/F ratio）を電子的に最適化する制御技術を組み込んだ携帯作業機を開示している。具体的には、気化器の燃料ノズルに燃料を供給する通路として補助的な通路を設け、この補助的な燃料供給通路に介装したバルブを電子的に制御する。

【0005】

特許文献３は、エンジン駆動式刈払機の点火時期を制御する発明を開示している。具体的には、特許文献３は、エンジンによって回転駆動される刈り刃を用いて安定した刈り払い作業を行うのに、部分負荷（partial load）つまりパーシャル運転が好ましく、そして、パーシャル運転での刈り払い作業において、全負荷（full load）運転の時の点火時期に比べて５°遅角させることを提案している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】US7,744,503B2

【文献】US8,074,623B2

【文献】US9,366,220B2

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

エンジン駆動式刈払機は、内燃エンジンによって回転駆動される刈り刃（cutting blade）を含み、この回転する刈り刃で草を刈り払う。刈り払い作業において、何らかの原因で発生するエンジンストール（engine stall）は作業性を悪化させる。このため、多くの作業者はエンジンストールの発生を未然に防止するために不必要に高いエンジン回転数で作業を行う。もちろん、このことは燃料消費（燃費）を悪化させてしまう。

【0008】

エンジンストールを発生させる典型的な要因として、回転する刈り刃に草が絡みついて離れない現象を挙げることができる。作業中、刈り刃は草から負荷を受ける。例えばパーシャル運転で刈り払い作業を行っている最中に刈り刃が草から過大な負荷を受けると、この過大な負荷によってエンジンが失速してしまう。過大な負荷の典型例が、上述した、回転する刈り刃に草が絡みついて離れない現象である。この現象は、エンジンの動作を制動するブレーキと同じ作用をエンジンに対して及ぼし、その結果、エンジンストールを招いてしまう。

【0009】

エンジンが停止すると、作業者はエンジンを再始動させる必要があるのは勿論である。エンジンストールの要因が上述した草の絡みつきである場合には、エンジン再始動の前に、刈り刃に絡み付いている草を取り除く必要がある。

【0010】

原因が何であれ、作業中にエンジンストールが発生すると、刈り払い作業を円滑に行うことが事実上不可能になる。特に頻発するエンジンストールは作業性を大きく悪化させてしまう。

【0011】

このことを恐れて、作業者は、先述したように、エンジンストールの発生を未然に防止するために不必要に高いエンジン回転数で作業を行う。また、作業中にエンジンが失速すると、作業者は慌ててスロットルレバーを引き絞る操作、つまり、スロットル弁を開いてエンジン発生トルクを増大させる操作を行うのが通例である。しかし、この操作が間に合わないこともある。

【0012】

本発明は、エンジン駆動式刈払機を用いて、パーシャル運転で刈り払い作業中に発生するエンジンストールを未然に防止することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

携帯式作業機であるエンジン駆動式刈払機を用いて作業者が作業を行うには、先ず、エンジンを起動させ、次にスロットルレバーを引き絞ってエンジン回転数(rpm)を上昇させる。そして、所定のエンジン回転数(rpm)よりも高くなったら作業を開始する。回転する刈り刃で草を刈り払うことのできるエンジン回転数の下限値を「作業開始回転数」と呼ぶ。作業者は、「作業開始回転数」よりも高い回転数を維持するようにスロットルレバーを調整しながら作業を行う。

【0014】

本願発明者は、パーシャル運転で刈り払い作業中に発生するエンジンストールについて様々な実験を行った。エンジンの失速の原因が何であれ、エンジン回転数が低下したとしても、エンジン回転数が所定の「限界回転数」よりも低くならない限り、エンジンストール発生に至らない、という知見を得た。この知見から、本願発明者は、作業中にエンジン回転数が低下しても、エンジン回転数が「限界回転数」よりも高い状態を維持させることができればエンジンストールに至らない、という気付きを得た。

【0015】

「限界回転数」の具体的な数値は、刈払機に搭載される内燃エンジンの個体差によって左右されるが、一般的に、4500～6500rpmの範囲であり、より限定的に規定すれば4900～5700rpm（5300±400rpm）の範囲である。

【0016】

本発明は、作業中、エンジンが失速したときに、エンジンストールを発生する蓋然性があると判断したことを前提としてエンジンを活性化する処理を実行してエンジン発生トルクを増大させることを特徴とする。エンジンストール発生の蓋然性は、エンジン回転数の低下の加速度又は上記「限界回転数」に基づくしきい値によって判定することができる。内燃エンジンを活性化させる制御例の典型例として点火時期の進角を挙げることができる。他には、目標空燃比をリーンにする空燃比制御又はスロットル弁の開度を大きくするスロットル制御等を挙げることができる。これらの活性化制御はエンジン発生トルクを増大するのに役立つ。本発明において、エンジンストールの発生を未然に防止できる複数の活性化手段を組み合わせて採用してもよい。

【0017】

本発明は、変形例として、作業者が操作するスイッチを用意し、このスイッチがＯＮされたときに、エンジンを活性化する処理を実行してエンジン発生トルクを増大させるようにしてもよい。

【0018】

仮にエンジン失速の原因が刈り刃にまとわり付いている草の負荷であったとしても、内燃エンジンを活性化してエンジン発生トルクを実質的に増大させることにより、エンジンは、草からの負荷に打ち勝って少なくとも上記「限界回転数」よりも高い回転数を維持することができる。その結果、エンジンストールの発生を未然に防止できる。

【0019】

具体的には、エンジンストール発生の蓋然性の判断に関し、上述したように、低下するエンジン回転数の加速度に基づいて、この低下する加速度が所定値よりも大きければ「エンジンストール発生の蓋然性がある」と判定してもよい。図１は、無負荷状態における単気筒２サイクル空冷エンジンの各サイクル毎のエンジン回転数の変動を示す。図１から、比較的高回転運転でのエンジン回転数の変動幅は500rpmよりも小さいが、比較的低回転運転でのエンジン回転数の変動幅は600rpmである。エンジン回転数が比較的低い運転状態では、エンジン回転数のバラツキつまり各サイクル毎の変動幅が大きいことが分かる。このことから、上記の加速度に基づく判定は、誤判定を招いてしまう可能性を含む。このことを念頭に置いたとき、例えば第１、第２の複数の異なる値のしきい値を使ってエンジン回転数の低下に伴うエンジンストール発生の蓋然性を判定するのが好ましい。そして、この第１、第２のしきい値の差は、上記変動幅（600rpm）以上であるのが好ましい。相対的に値が大きい第１のしきい値よりも回転数が低くなり、その後で第２のしきい値よりも回転数が低くなったという現象は、エンジンが失速していることを意味し、且つ第２しきい値よりも回転数が低くなったということは、エンジンストール発生の蓋然性があることを意味する。

【0020】

図２、図３を参照して、第１しきい値は、第２しきい値に少なくとも600rpmを加えた値を設定してもよいが、好ましくは、作業を開始するエンジン回転数(rpm)つまり前述した「作業開始回転数」に基づいて設定するのがよい。ここに、「基づいて」とは、「作業開始回転数」を第１しきい値として設定してもよいし、この第１しきい値を挟む一定の範囲内において「作業開始回転数」よりも大きな値や小さな値を設定してもよいことを意味する。この第１しきい値よりもエンジン回転数が低くなったら、エンジンストール発生に至る可能性を含む「エンジン回転数の低下」と判定する。

【0021】

第２しきい値は、前述した「限界回転数」に基づいて設定するのがよい。ここに、「基づいて」とは、「限界回転数」を第２しきい値として設定してもよいし、この第２しきい値を挟む一定の範囲で「限界回転数」よりも大きな値や小さな値を設定してもよいことを意味する。勿論、第２しきい値は上記の第１しきい値よりも小さな値である。検出したエンジン回転数(rpm)が、第１しきい値よりもエンジン回転数が低くなり、その後、第２しきい値よりもエンジン回転数が低くなったら、「エンジンは減速している」及び「エンジンストール発生の蓋然性がある」と判定する。

【0022】

「限界回転数」を第２しきい値として採用したとき、第１しきい値は、第２しきい値に少なくとも600rpmの値を加えた値を設定してもよい（第１しきい値＝第２しきい値＋少なくとも600rpm）。

【0023】

本発明の実施例では、好ましいエンジン制御として、基本モードと活性化モードとを含む。一定の条件を満足したときに、エンジン制御が基本モードから活性化モードに切り替えられる。上記「一定の条件」とは、典型的には、エンジンストール発生の蓋然性があると判断できる条件をいう。この条件を満足する状態が発生したら、具体的には、作業中に第１しきい値よりもエンジン回転数が低くなり、その後、第２しきい値よりも低くなったら、制御ユニットは、作業中のエンジンの減速に伴ってエンジンストール発生の蓋然性が有ると判定する。第２しきい値は上記の「限界回転数」に基づいて設定するのがよい。第１しきい値は、この第２しきい値よりも少なくとも600rpm高い回転数を設定してもよいし、上記「作業開始回転数」に基づいて設定してもよい。

【0024】

作業者が刈り払い作業を行っている最中、エンジン回転数(rpm)が低下した時に、エンジン回転数が第１しきい値よりも小さくなり、その後、刈り払い作業が継続している状態で第２しきい値よりも小さくなった時に（図２）、エンジンストール発生の蓋然性があると判定して活性化モードが実行される(図３)。エンジンストール発生の蓋然性の判定に第１、第２の複数のしきい値を用いることで誤判定を防止できる。

【0025】

刈り払い作業中は、原則的に、基本モードに基づいてエンジン制御が行われる。そして、作業中、作業者がスロットルレバーを操作することによってエンジン回転数が上記「作業開始回転数」よりも高い状態が維持される。作業している最中にエンジン回転数が低下したことに伴って、制御ユニットが、エンジン回転数が第１しきい値よりも小さくなったことを知り、その後、第２しきい値よりも小さくなったことを知ったら、「エンジンが減速している」と判定し、また、「エンジンストール発生の蓋然性がある」と判定してエンジン制御を基本モードから活性化モードに切り替える。具体的には、活性化モードでは、基本モードでの点火時期に比べて例えば５°進角させた点火時期でエンジン制御が実行される。これによりエンジン回転数を「限界回転数」よりも高い状態を維持させることができる。その結果、エンジンストール発生を防止できる（図３）。したがって、例えば刈り刃に草が絡み付く現象が発生したとしても、これによりエンジンストールが発生するのを未然に防止できる。

【0026】

本発明の作用効果、本発明の他の目的は、後に説明する本発明の好ましい実施例の詳しい説明から明らかになろう。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】刈払機に搭載された単気筒２サイクル空冷エンジンが無負荷運転のときの回転数の変動を示す図である。

【図2】本発明の好適な実施例で採用した第１、第２のしきい値を説明するため図である。

【図3】図２に図示の第１、第２しきい値を使ってエンジン制御を基本モードから活性化モードに切り替えたときの作用効果を説明するための図である。

【図4】本発明が適用可能な刈払機の概要図である。

【図5】第１実施例のエンジン制御（点火時期制御）を実行するための全体系統を示すブロック図である。

【図6】第１実施例で実行される点火時期制御の一例を説明するためのフローチャートである。

【図7】図６のフローチャートを実行する上で採用された制御マップ（基本マップと活性化マップ）を示す図である。

【図8】図７に図示の制御マップに含まれる活性化マップの変形例を示す図である。

【図9】活性化モードでの点火時期をノッキング限界又はMBTに設定可能であることを説明するための図である。

【図10】図７又は図８に図示の制御マップに含まれる活性化マップの変形例を示す図である。

【図11】図１０に図示の制御マップに含まれる活性化マップの変形例を示す図である。

【図12】図１１に図示の制御マップに含まれる活性化マップの変形例を示す図である。

【図13】図１２に図示の制御マップに含まれる活性化マップの変形例を示す図である。

【図14】図１１に図示の制御マップに含まれる活性化マップの変形例を示す図である。

【図15】図１０に図示の制御マップに含まれる基本マップの変形例を示す図である。

【図16】図７又は図８に図示の制御マップに含まれる基本マップの変形例を示す図である。

【図17】図１２に図示の制御マップに含まれる基本マップの変形例を示す図である。

【図18】図１３に図示の制御マップに含まれる基本マップの変形例を示す図である。

【図19】図１１に図示の制御マップに含まれる基本マップの変形例を示す図である。

【図20】図１４に図示の制御マップに含まれる基本マップの変形例を示す図である。

【図21】活性化モードでのエンジン制御において、その点火時期を基本マップに基づいて演算により求めることを説明するための図である。

【図22】第２実施例のエンジン制御（スロットル弁開度制御）を実行するための全体系統を示すブロック図である。

【図23】第２実施例で実行されるスロットル弁開度制御の一例を説明するためのフローチャートである。

【図24】第３実施例のエンジン制御（空燃比制御）を実行するための全体系統を示すブロック図である。

【図25】第３実施例で実行される空燃比制御の一例を説明するためのフローチャートである。

【図26】第４実施例のエンジン制御（排気ポートの開度制御）を実行するための全体系統を示すブロック図である。

【図27】第４実施例で実行される排気ポートの開度制御の一例を説明するためのフローチャートである。

【図28】作業者が操作するモード切換えスイッチによりエンジン制御が基本モードから活性化モードに切換えが可能であることを説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【実施例】

【0028】

以下に、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施例を説明する。

【0029】

図４は、本発明を適用したエンジン駆動式刈払機１００を示す。携帯式の刈払機１００は、駆動部２と、作業部を構成する回転する刈り刃４と、駆動部２と刈り刃４とを連結する動力伝達シャフト６とを有する。動力伝達シャフト６は、その一端が駆動部２に連結され、他端が刈り刃４に連結されている。駆動部２は、典型的には、気化器付き２サイクル内燃エンジン８を含み、エンジン８は空冷単気筒エンジンである。エンジン８（気化器）には燃料タンク１０から燃料が供給される。

【0030】

動力伝達シャフト６は操作管１４によって包囲されている。操作管１４にはハンドル１６が脱着可能に取り付けられている。ハンドル１６は操作管１４を横断して延び、ハンドル１６の左右の端部に夫々グリップ１８が取り付けられている。すなわち、ハンドル１６は右グリップ１８Ｒと左グリップ１８Ｌとを有し、作業者は、左右の手で各グリップ１８Ｒ、１８Ｌを把持して刈払機１００を操作する。

【0031】

右グリップ１８Ｒには、エンジン出力を手動で制御するためのスロットルレバー２０が取り付けられている。スロットルレバー２０は、周知のようにエンジン出力制御弁であるスロットル弁と、典型的にはワイヤＷによって機械的に連係されている。作業者が、操作部であるスロットルレバー２０を操作することによりスロットル弁の開度を制御してエンジン出力を制御することができる。

【0032】

第１実施例（図５）：
図５は、刈払機１００に搭載された第１実施例の制御システム４０の全体概要を示す。第１実施例の制御システム４０は、制御ユニット４２を含む。制御ユニット４２は、マイクロコンピュータ４４、制御プログラムを記憶したメモリ４６を含む。制御システム４０は、点火プラグ４８に関連した点火回路５０を更に有し、制御ユニット４２によって点火プラグ４８の点火時期が制御される。

【0033】

制御ユニット４２には、エンジン回転数センサ５２からの信号が入力される。エンジン回転数センサ５２はエンジン８の回転数(rpm)を検出する機能を有している。また、一つの実施態様として、例えばモード切換えスイッチ５４から制御ユニット４２に点火時期制御モードを変更する指令信号が入力される。

【0034】

刈払機１００は、作業中にエンジン８がストールする恐れが発生したときにはエンジン８を活性化する処理が実行される。このエンジン活性化処理に関する複数の制御例を図６～図２１を参照して説明する。

【0035】

図６～図２１は、作業中のエンジンストール発生を未然に防止できる活性化手段を構成する点火時期を進角させる制御を説明するための図である。図６は、エンジン８を活性化するためにマップに基づいて点火時期を進角させるためのフローチャートである。エンジン８が起動すると、直ちに、図６に示す処理が実行される。点火時期の制御は、その制御マップとして２種類のマップ（図７）がメモリ４６に記憶されている。一つのマップは、点火時期の基本的な制御を行うために用いられる。これを「基本モードのエンジン制御」と呼ぶ。他のマップは、エンジンストール発生の蓋然性があると判定されたときに用いられる。これを「活性化モードのエンジン制御」と呼ぶ。

【0036】

図６に図示のフローチャートは、作業者がスロットルレバー２０を操作してエンジン回転数を高め、そして作業を開始している状態での制御手順を示している。このことを前提として、刈り払い作業中は、基本モードに基づいて点火時期の制御がおこなわれ実行される（ステップＳ１）。点火時期制御において第１、第２のしきい値が用意されている。エンジン回転数は、常時、エンジン回転数センサ５２（図５）によって監視されている。検出したエンジン回転数が第１しきい値、具体的には例えば6,000rpmよりも低くなったか否かの判別が行われ（ステップＳ２）、YESであれば減速の可能性があると判断して次のステップＳ３に進む。

【0037】

ステップＳ３において、検出したエンジン回転数が第２しきい値、具体的には例えば5,300rpmよりも低くなったか否かの判別が行われる。このステップＳ３でYESと判定されたときには、エンジンストール発生の蓋然性があると判断して次のステップＳ４に進む。そして、ステップＳ４において、点火時期の制御が基本モードから活性化モードに切り替えられる。この活性化モードでの制御は、エンジン８のサイクルが所定回数（例えば100ないし300回、この実施例では200回）に達するまで継続される（ステップＳ５）。そして、ステップＳ６において、点火時期の制御が活性化モードから基本モードに復帰される。

【0038】

ステップＳ５の変形例として、エンジン８のn回のサイクルの代わりに時間（例えば１乃至３秒、この実施例では２秒）であってもよい。この活性化モードに基づく点火時期制御によってエンジン発生トルクが増大するため、エンジンストール発生を未然に防止できる。

【0039】

図７を参照して、メモリ４６に記憶されている２つのマップ、つまり点火時期の制御を行うために用いられる２つのマップを説明する。図７において実線Ｂmは基本マップを示し、破線Ａmは活性化マップを示す。点火時期の制御において、基本モードでは、基本マップＢmに基づく制御が実行される。他方、活性化モードでは、活性化マップＡmに基づく制御が実行される。

【0040】

図７を参照して、数値「5,300rpm」は前述した「限界回転数」を意味しており、この5,300rpmはエンジンの個体差によって変化するのは勿論である。数値「5,300rpm」(「限界回転数」)は図６のステップＳ３の第２しきい値に対応している。第２しきい値は、エンジン制御を基本モードから活性化モードに切り替えるポイントであり、この切り替えポイントで活性化マップＡmが始まっている。なお、図６、図７に示す数値「6,000rpm」は「作業開始回転数」を意味している。この6,000rpmはエンジンの個体差によって変化するのは勿論である。したがって、数値「6,000rpm」は「作業開始回転数」の一例に過ぎない。ここに、第１しきい値と第２しきい値との差は700rpmである。

【0041】

第１しきい値の設定に関し、変形例として、第１しきい値の設定を「作業開始回転数」に基づかないで、第２しきい値に少なくとも600rpm加えた値を設定してもよい。

【0042】

図７に図示の基本マップＢmは「作業開始回転数」（6,000rpm）からエンジン回転数が高くなるに従って徐々に進角する特性を有している。この基本マップＢmの特性と同じ特性が活性化マップＡmに与えられており、活性化マップＡmはエンジン回転数が高くなるに従って徐々に進角する特性を有している。その結果、活性化マップＡmによって設定される点火時期は基本マップＢmとの対比で低速回転数側にシフトした点火時期であり、この低速回転数側にシフトした点火時期は、エンジン回転数が高くなるに従って徐々に進角の度合いが高くなる。

【0043】

図８は図７に図示の活性化マップＡmの変形例である。図８の活性化マップＡmを使った点火時期制御においても、図６のステップＳ３の第２しきい値は「5300rpm」に設定される。図８の活性化マップＡmにあっては、点火時期マップの始点つまり基本マップＢmからの分岐点が「5,000rpm」である。これにより、すなわち、活性化マップＡmでの点火時期マップの始点つまり基本マップＢmからの分岐点(5,000rpm)が、基本モードから活性化モードへの切り替えポイント(5,300rpm)よりも相対的に低いエンジン回転数に設定されている。これにより、基本モードから活性化モードに切り替えられたとき、比較的大きな進角の点火時期から不活性モードのエンジン制御を開始させることができる。

【0044】

図７、図８を参照して説明した基本モードから活性化モードへの切り替えに伴う点火時期の相対的な進角に関し、活性化モードへ切り替えるポイントが刈払機１００では比較的低回転の「5,000rpm」、「5,300rpm」であり、進角する値も小さいため活性化モードへの切り替え（点火時期の進角）に伴うショックは比較的小さい。

【0045】

上述したように図７の制御マップ（活性化マップＡm）に比べて、図８の制御マップでは、相対的に低い回転数で基本モードの点火時期から活性化モードの点火時期が設定されている。その結果、図８に図示の活性化マップＡmによって設定される点火時期は、第２しきい値において、図７に図示の活性化マップＡmによって設定される点火時期よりも相対的に大きく進角した点火時期が設定されることになる。これにより、図８に図示の活性化マップＡmに基づく活性化モードのエンジン制御において、基本マップＢmから活性化マップＡmへの切り替えに伴うエンジン発生トルクの増大効果が図７の場合よりも大きくなる。

【0046】

図７、図８を参照して基本マップＢmに基づいて活性化マップＡmを設定した制御例を上述した。図９は、活性化モードで設定する点火時期に関し、この点火時期をノッキング限界又はMBT(Minimum advance for the Best Torque)に基づいて設定することを説明するための図である。活性化モードでの点火時期を極端に進角させてノッキング限界又はMBTの点火時期に設定してもよい。これにより、エンジン８は、活性化モードに入った途端に、その運転状態において最大トルクを発生することができる。上記の「活性化モードでの点火時期をノッキング限界又はMBTに基づいて設定する」とは、ノッキング限界又はMBTの点火時期と等しい点火時期を設定するだけでなく、ノッキング限界又はMBTの点火時期よりも若干遅角した点火時期を設定してよい、という意味を含む。ノッキング限界又はMBTの点火時期に基づいて設定される点火時期を「限界点火時期」と呼ぶ。

【0047】

図１０は、点火時期制御に採用可能な制御マップの他の例を説明するための図であり、上述した図７、図８の制御マップの変形例でもある。図１０を参照して、基本マップＢmは、図７、図８と同様に、高回転領域では低回転領域に比べて進角した点火時期（「最大進角」）が設定されている。図１０から分かるように、活性化マップＡmは、基本モードから活性化モードへの切り替えポイント（5,000rpm又は5,300rpm）からそれよりも高い回転数まで上記の「最大進角」が設定される。したがって、基本モードから活性化モードに切り替えられた途端に、点火時期を典型的には極限まで大きく進角した点火時期が設定される。これにより、基本マップＢmから活性化マップＡmへ切り替えた途端に、エンジン発生トルクの大きな増大効果を得ることができる。

【0048】

図１１に図示の制御マップは、上記の図１０に図示の活性化マップＡmの変形例を示す図である。図１１に図示の活性化マップＡmにあっては、基本モードから活性化モードへのエンジン制御の切り替えポイント（5,000rpm又は5,300rpm）において、先ず、上記「限界点火時期」が設定される。次いで、この切り替えポイントからエンジン回転数が高くなるほど「最大進角」に接近した進角が設定される。

【0049】

図１２に図示の制御マップは、上記図１１に図示の活性化マップＡmの変形例を示す図である。図１２に図示の制御マップにあっては、活性化マップＡmが、基本モードのエンジン制御から活性化モードのエンジン制御への切り替えポイント（5,000rpm又は5,300rpm）から高回転領域まで「限界点火時期」が設定される。

【0050】

図１３に図示の制御マップは、上記図１２に図示の活性化マップＡmの変形例を示す図である。図１３に図示の制御マップにあっては、活性化マップＡmが、基本モードのエンジン制御から活性化モードのエンジン制御への切り替えポイント（5,000rpm又は5,300rpm）から「限界点火時期」が設定されるポイントまで回転数が高くなるほど徐々に進角の度合いを高めた点火時期が設定される。

【0051】

図１４に図示の制御マップは、上記図１１に図示の活性化マップＡmの変形例を示す図である。図１４に図示の制御マップにあっては、活性化マップＡmが、基本モードから活性化モードへの切り替えポイント（5,000rpm又は5,300rpm）から「限界点火時期」が設定されるポイントまで回転数が高くなるほど徐々に進角の度合いを高めた点火時期が設定される。

【0052】

図１５～図２０は、本発明に含まれる点火時期制御に採用可能な制御マップの更なる他の例を説明するための図である。これら図１５～図２０に図示の制御マップは、上述した図７、図８、図１０～図１４に図示の制御マップに含まれる基本マップＢmの変形例でもある。すなわち、図７、図８、図１０などに図示の基本マップＢmは「作業開始回転数」（例えば6,000rpm）からエンジン回転数が高くなるに従って徐々に進角する特性を有していた。これに対して、図１５～図２０に図示の基本マップＢmは「限界回転数」（例えば5,000rpm又は5,300rpm）よりも低い回転数（例えば4000rpm）からエンジン回転数が高くなるに従って徐々に進角する特性を有している。

【0053】

図１５に図示の活性化マップＡmは図１０に図示の活性化マップＡmに対応している。図１６に図示の活性化マップＡmは図７又は図８に図示の活性化マップＡmに対応している。図１７に図示の活性化マップＡmは図１２に図示の活性化マップＡmに対応している。図１８に図示の活性化マップＡmは図１３に図示の活性化マップＡmに対応している。図１９に図示の活性化マップＡmは図１１に図示の活性化マップＡmに対応している。図２０に図示の活性化マップＡmは図１４に図示の活性化マップＡmに対応している。

【0054】

図２１は、活性化モード制御での点火時期を活性化マップＡmに基づいて設定するのではなく、基本マップＢmから演算により活性化モード制御での点火時期を求めることを説明するための図である。図２１を参照して、低下するエンジン回転数が5,300rpm又は5,000rpmよりも低くなったら、点火時期制御が基本モード制御から活性化モード制御に切り替えられる。この活性化モード制御では、基本マップＢmから求められる点火時期に対して所定の進角度を加えた点火時期が設定される。変形例として、基本マップＢmから求められる点火時期に対して所定の割合（％）を掛けた補正進角を求め、この補正進角を基本マップＢmから求められる点火時期に加えた点火時期を設定してもよい。

【0055】

図２２以降の図面は、刈払機１００に搭載された他の実施例の制御システムを説明するための図である。これら他の実施例の説明において、上述した第１実施例に含まれる要素と同じ要素には同じ参照符号を付すことによりその説明を省略する。

【0056】

第２実施例（図２２、図２３）：
図２２は、刈払機１００に搭載された第２実施例の制御システム６０の全体概要を示す。第２実施例の制御システム６０は、エンジン８に組み付けられた気化器１０２に含まれるスロットル弁１０４がアクチュエータ１０６によって駆動される刈払機１００に適用される。すなわち、電子制御式のスロットル弁１０４が採用された刈払機１００に第２実施例の制御システム６０が適用される。刈払機１００は、従来から周知なように、エアクリーナ１０８でろ過した空気は気化器１０２を通過する過程で燃料を含む混合気になる。気化器１０２で生成された混合気はエンジン本体１１０に供給される。気化器１０２は、ロータリバルブ式気化器であってもよいし、バタフライバルブ式気化器であってもよい。電子式のスロットル弁１０４を備えた刈払機１００は、作業者がスロットルレバー２０を操作すると、これに対応して、スロットル弁１０４を駆動するためにアクチュエータ１０６が動作する。

【0057】

第２実施例では、作業中にエンジン回転数が低下してエンジンストール発生の蓋然性があると判断したとき、スロットル弁１０４の開度補正が実行される。この補正により、スロットル弁１０４は基本開度よりも大きな開度まで開かれる。スロットル開度を大きくする補正を実行することにより、エンジン発生トルクは増大する。第２実施例において、エンジンストール発生の蓋然性を判断するために第１実施例で説明した第１、第２しきい値が採用されている。

【0058】

図２３は第２実施例のエンジン制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートは、作業者がスロットルレバー２０を操作してエンジン回転数を高め、そして作業を開始している状態での制御手順を示している。このことを前提として、刈り払い作業中は基本マップに基づいてスロットル開度が制御される（ステップＳ１１）。エンジン回転数が第１しきい値よりも低くなり（ステップＳ１２）、その後、第２しきい値よりも低くなったときには（ステップＳ１３）、例えば刈払う草の負荷によりエンジンストール発生の蓋然性があると判断してステップＳ１４に進む。そして、ステップＳ１４において、スロットル開度の補正が実行される。これにより、エンジン制御が基本モードから活性化モードに切り替わる。このスロットル開度の補正は、エンジン８のサイクルが所定回数（例えば100ないし300回、この実施例では200回）に達するまで継続され（ステップＳ１５）、その後、ステップＳ１６において、スロットル開度補正が解除されて通常のエンジン制御に戻る。つまり活性化モードのエンジン制御から基本モードのエンジン制御に復帰する。

【0059】

スロットル開度を大きくする上記の補正において、一定の補正量を基本スロットル開度に加えるようにしてもよいし、基本スロットル開度に対して一定の割合（％）を掛けることにより求めた補正量であってもよい。最適な補正量は実験により求めるのがよい。ステップＳ１４では、補正によりスロットル開度を大きくするようにしたが、これに代えて、第１実施例と同様に、活性化モードでのスロットル開度マップを用意し、このマップに基づいて活性化モードでのスロットル開度を設定してもよい。

【0060】

なお、補正によるスロットル開度の増加はガバナー機構によってスロットル弁１０４を直接的に開いてもよいし、電磁弁により開閉される補助通路を吸気通路に設け、そして、この補助通路を開くことによりスロットル開度の増加補正を実行するようにしてもよい。

【0061】

第３実施例（図２４、図２５）：
図２４は、刈払機１００に搭載された第３実施例の制御システム６２の全体概要を示す。第３実施例の制御システム６２は、エンジン本体１１０に供給する燃料の量を調整する手段１１２を有している。

【0062】

第３実施例では、作業中にエンジン回転数が低下してエンジンストール発生の蓋然性があると判断したとき、エンジン本体１１０に供給する燃料の量を調整して、混合気の空燃比をリーン側に補正する。この燃料補正によりエンジン発生トルクは増大する。空燃比をリーン側に補正する補正量は実験により求めるのがよい。第３実施例においても、エンジンストール発生の蓋然性を判断するために第１実施例で説明した第１、第２のしきい値が採用されている。

【0063】

図２５は、第３実施例のエンジン制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートは、作業者がスロットルレバー２０を操作してエンジン回転数を高め、そして作業を開始している状態での制御手順を示している。このことを前提として、刈り払い作業中は基本マップに基づいて混合気の空燃比が制御される（ステップＳ２１）。エンジン回転数が第１しきい値よりも低くなり（ステップＳ２２）、その後、第２しきい値よりも低くなったときには（ステップＳ２３）、エンジン８の減速によりエンジンストール発生の蓋然性があると判断してステップＳ２４に進む。そして、ステップＳ２４において、エンジン本体１１０に供給する空燃比をリーン側にする燃料供給量の補正が実行される。すなわち、エンジン制御が基本モードから活性化モードに切り替わる。この燃料補正は、エンジン８のサイクルが所定回数（例えば100ないし300回、この実施例では200回）に達するまで継続され（ステップＳ２５）、次いでステップＳ２６において、燃料補正が解除されて通常のエンジン制御に戻る。活性化モードのエンジン制御から基本モードのエンジン制御に復帰する（ステップＳ２１）。

【0064】

活性化モードにおいて調整する燃料の補正量は、一定の補正量であってもよいし、基本的な燃料供給量に対して一定の割合（％）を掛けることにより求めた補正量であってもよい。一定の最適な補正量又は最適な調整割合は実験により求めるのがよい。ステップＳ２４では、基本燃料供給量を補正して活性化モードでの調整した燃料をエンジン８（気化器）に供給するようにしたが、これに代えて、第１実施例と同様に、マップにより活性化モードでの燃料供給量を設定してもよい。

【0065】

第４実施例（図２６、図２７）：
図２６は、刈払機１００に搭載された第４実施例の制御システム６４の全体概要を示す。エンジン８は、サイレンサ１１４に通じる排気システムに、この排気システムの通路有効断面積を調整する手段１１６を有している。典型的には、エンジン８は、エンジン本体１１０の排気ポートの開度を「通常開度」と、この通常開度よりも大きい「拡大開度」とに切り替えるバルブ１１６を有し、この排気ポート開度調整バルブ１１６はアクチュエータ１１８を介して電子制御される。第４実施例の制御システム６４は、この種のエンジンの制御に適用される。

【0066】

第４実施例では、作業中にエンジン回転数が低下してエンジンストール発生の蓋然性があると判断したとき、排気ポート開度調整バルブ１１６の開度を「通常開度」から「拡大開度」に設定して排気システムの通路有効断面積を拡大する。これにより、エンジン発生トルクは実質的に増大する。第４実施例においても、エンジンストール発生の蓋然性を判断するために第１実施例で説明した第１、第２しきい値が採用されている。

【0067】

図２７は第４実施例のエンジン制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートは、作業者がスロットルレバー２０を操作してエンジン回転数を高め、そして作業を開始している状態での制御手順を示している。このことを前提として、刈り払い作業中は、基本的には、エンジン本体１１０の排気ポートは「通常開度」に設定されている（ステップＳ３１）。エンジン回転数が第１しきい値よりも低くなり（ステップＳ３２）、更に第２しきい値よりも低くなったときには（ステップＳ３３）、エンジンストール発生の蓋然性があると判断してステップＳ３４に進む。そして、ステップＳ３４において、エンジン本体１１０の排気ポートに設置された開度調整バルブ１１６の開度が「通常開度」から「拡大開度」への切り替えが実行される。これにより、エンジン８の制御が基本モードから活性化モードに切り替えられてエンジン発生トルクが実質的に増大する。この「拡大開度」は、エンジン８のサイクルが所定回数（例えば100ないし300回、この実施例では200回）に達するまで継続され（ステップＳ３５）、次いで、開度調整バルブ１１６の開度が「拡大開度」から「通常開度」に戻される（ステップＳ３１）。すなわち、エンジン８の制御が活性化モードから基本モードに復帰する。

【0068】

第４実施例において、エンジン本体１１０の排気ポートに開度調整バルブ１１６を設けた例を参照して説明したが、変形例として、エンジン本体１１０の吸気ポートに開度調整バルブを設け、この開度調整バルブを開け閉めするようにしてもよい。この変形例においても、基本モードでは「通常開度」が設定され、この「通常開度」は開度調整バルブを閉じることにより設定できる。他方、活性化モードでは「拡大開度」が設定され、この「拡大開度」は開度調整バルブを開けることにより設定できる。

【0069】

第５実施例（図２８）：
図２８は、刈払機１００に搭載された第５実施例のエンジン制御例を説明するためのフローチャートである。第５実施例は、図５に図示のモード切換えスイッチ５４を搭載した刈払機に対して好適に適用される。モード切換えスイッチ５４は作業者によって操作される。

【0070】

エンジン８が起動されると直ぐに図２８に図示のフローチャートに基づく制御が実行される。エンジン８は、基本的には、通常モードで制御される（ステップＳ４１）。作業者がモード切換えスイッチ５４を操作して、このスイッチ５４を「ＯＮ」すると（ステップＳ４２）、エンジン制御のモードの切り替えが実行されて通常モードのエンジン制御から活性化モードのエンジン制御に変更される（ステップＳ４３）。活性化モードでは、(1)前述した点火時期を進角させる、(2)スロットル弁の開度を大きくする、(3)空燃比をリーンにする、(4)排気ポート又は吸気ポートを「拡大開度」に設定する制御が実行される。この活性化モードで実施可能な上記(1)ないし(4)は単独で行ってもよいし、複数を組み合わせて行ってもよい。

【0071】

この活性化モードでのエンジン制御は、作業者がモード切換えスイッチ５４を「ＯＦＦ」するまで継続される（ステップＳ４４）。すなわち、作業者がモード切換えスイッチ５４を「ＯＦＦ」すると、エンジン制御は活性化モードから通常モードに復帰する（ステップＳ４１）。

【0072】

作業者は、刈り払い作業を開始する前又は作業中において、草が刈り刃４に絡みついてエンジンストールが発生する可能性や蓋然性を感じたときにモード切換えスイッチ５４を「ＯＮ」することでエンジンストールの発生を未然に防止できる。

【符号の説明】

【0073】

１００ エンジン駆動式刈払機
４ 刈り刃
８ 内燃エンジン
２０ 作業者が操作するスロットルレバー
４２ 点火時期を制御するための制御ユニット
４８ 点火プラグ
５２ エンジン回転数センサ
６０ スロットル弁の開度を制御するための制御システム
１０４ スロットル弁
６２ 空燃比を制御するための制御システム
１１２ エンジンに供給する燃料の量を調整する手段
６４ エンジンの排気ポートの開度を拡大するための制御システム
１１６ 排気ポート開度調整バルブ
５４ エンジンの制御モードを切り替えるための手動のモード切換えスイッチ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】