JP2004232529A

JP2004232529A - オートチョーク装置

Info

Publication number: JP2004232529A
Application number: JP2003021231A
Authority: JP
Inventors: Atsuo Yamamoto; 淳夫山本
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2003-01-30
Filing date: 2003-01-30
Publication date: 2004-08-19

Abstract

【課題】エンジンの始動と停止を比較的短時間で繰り返すといった場合でも、チョークバルブの開閉度をエンジンの始動に適切な開閉度とし、エンジンの円滑な始動を図ることができるほか、始動後のスロットルバルブの開閉度に対応してエンジンのアイドル回転数を適切に保つことができるオートチョーク装置の提供にある。
【解決手段】自動開閉式のチョークバルブ１３がエンジンのキャブレター部１１に備えられたオートチョーク装置１０において、チョークバルブ１３の開閉度を制御する電動モータが備えられるとともに、エンジン３の状態を確認する確認手段が備えられ、確認手段に確認されるエンジン３の状態に基づいて電動モータを駆動制御する制御手段が設けられる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジンのキャブレター部に備えられたチョークバルブを自動的に開閉するオートチョーク装置に関し、特に、エンジンの状態に応じてチョークバルブを開閉制御するオートチョーク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガソリンエンジン等では、寒冷時におけるエンジンの始動を容易とするために、スロットルバルブが設けられたエンジンのキャブレター部に開閉自在のチョークバルブを設けることが広く知られている。
そして、エンジンの始動時にチョークバルブを閉じて、空燃比の低い混合気を得てエンジンを始動させ、エンジン始動後の通常運転時にはチョークバルブを開いて通常の空燃比の混合気によりエンジンを運転することが一般的である。
【０００３】
こうしたチョークバルブを自動的に開閉制御するオートチョーク装置が従来から存在するが、第１の従来技術として、エンジンの吸気温度を測定し、吸気温度に応じてチョークバルブが閉じている時間を制御するといったオートチョーク装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
また、第２の従来技術として、エンジンのシリンダブロック又はマフラーの近傍に形状記憶合金製ばねを配置し、エンジンの熱により伸長する形状記憶合金製ばねによりチョークバルブを自動的に開閉するオートチョーク装置が存在する（例えば、特許文献２を参照）。
さらに、オートチョーク装置に関連する第３の従来技術として、始動時には手動でチョークバルブを閉じておき、始動後に温度センサにより排気ガスの温度を検出し、排気ガスの温度が設定温度以上の場合にはチョークバルブを開くように制御する半自動式のものも知られている（例えば、特許文献３を参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−１１６２５６号公報（図１〜図４）
【特許文献２】
特開２００１−６５４０７号公報（図１）
【特許文献３】
特開平１０−３０４９９号公報（図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のオートチョーク装置では、エンジンの始動と停止が比較的短時間で繰り返される場合、チョークバルブの開閉度をエンジンの再始動のために適切な開閉度とすることができないという問題がある。
【０００６】
すなわち、第１の従来技術は外気温度に応じてチョークバルブが閉じている時間を制御するオートチョーク装置であるが、停止状態のエンジンがある程度暖機された状態にある場合、エンジンの吸気温度はエンジンよりも早く温度が下がり、このため、エンジンの再始動時においては、チョークバルブを閉じた状態でエンジンを始動させることになり、空燃比の低い混合気がエンジンに供給され、エンジンの再始動が困難となる。
また、第２の従来技術は、エンジンの熱により伸長する形状記憶合金ばねによりチョークバルブを自動的に開閉するオートチョーク装置であるものの、この形状記憶合金ばねは、エンジンの外側に備えられているほか、エンジンよりも著しく熱容量が小さいことから、エンジンを停止するとエンジンよりも早く冷却されて、チョークバルブを閉じてしまう可能性が高い。
さらに、第３の従来技術は、排気ガスの温度が設定温度以上の場合にはチョークバルブを開くように制御するものであるが、間接的にエンジンの状態を確認することに止まり、また、エンジンを停止するとエンジンよりも早く排気ガスの温度が低下することは明らかである。
【０００７】
特に、フォークリフト等の産業車両の場合、エンジンの運転時間や停止時間が比較的短く、エンジンの再始動が頻繁に繰り返される傾向にある。
こうした状況下では、チョークバルブの開閉度がエンジンの再始動に適切な状態でないことが多く、エンジンの再始動に不適切な混合気がエンジンに供給され、エンジンの再始動が困難となることがある。
ちなみに、第１〜第３の従来技術はチョークバルブの開閉を自動的に行うものであり、チョークバルブの開閉度を自由に制御する点は言及されていない。
【０００８】
本発明の目的は、エンジンの始動と停止を比較的短時間で繰り返すといった場合でも、チョークバルブの開閉度をエンジンの始動に適切な開閉度とし、エンジンの円滑な始動を図ることができるほか、始動後のスロットルバルブの開閉度に対応してエンジンのアイドル回転数を適切に保つことができるオートチョーク装置の提供にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、請求項１に記載の発明は、自動開閉式のチョークバルブがエンジンのキャブレター部に備えられたオートチョーク装置において、チョークバルブの開閉度を制御する電動モータが備えられるとともに、エンジンの状態を確認する確認手段が備えられ、確認手段に確認されるエンジンの状態に基づいて電動モータを駆動制御する制御手段が設けられたことを特徴とする。
請求項１に記載の発明によれば、確認手段がエンジンの状態を確認すると、制御手段により確認されたエンジンの状態に基づいて電動モータが駆動制御され、電動モータの駆動制御により、チョークバルブの開閉度はエンジンの状態に応じたものとなる。
従って、チョークバルブの開閉度は、エンジンの状態に応じてエンジンの始動のために適切な開閉度となるから、エンジンの始動のために適切な空燃比の混合気がエンジンに供給され、エンジンの始動を常に円滑に行うことができる。
特に、エンジンの運転時間と停止時間が比較的短く、エンジンの再始動が頻繁に繰り返される場合であっても、エンジンの再始動が困難となることはない。
なお、ここでいうエンジンの状態とは、確認手段により確認が可能なエンジンの状態を指す。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のオートチョーク装置において、エンジンの状態を確認する確認手段がエンジンにおけるエンジン油の温度を測定する温度センサであり、温度センサの測定温度に基づいて電動モータを駆動制御する制御手段であることを特徴とする。
請求項２に記載の発明によれば、温度センサがエンジン油の温度を測定すると、エンジン油の測定温度に基づいて電動モータが制御され、電動モータの駆動制御によりチョークバルブの開閉度はエンジン油の温度に応じたものとなる。
従って、チョークバルブの開閉度は、エンジン油の温度に応じてエンジン始動のために適切な開閉度となるから、エンジン始動に適切な空燃比の混合気がエンジンに供給され、エンジンの始動を常に円滑に行うことができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のオートチョーク装置において、キャブレター部にスロットルバルブが設けられ、チョークバルブの開閉度を制御する電動モータを第１の電動モータとし、スロットルバルブの開閉度を制御する第２の電動モータが設けられるとともに、第２の電動モータを確認手段に確認されるエンジンの状態に基づいて制御手段により駆動制御するようにしたことを特徴とする。
請求項３に記載の発明によれば、第１の電動モータの駆動制御により、チョークバルブの開閉度はエンジン油の温度を含むエンジンの状態に応じた開閉度となる一方、第２の電動モータの駆動制御により、スロットルバルブの開閉度もエンジン油の温度を含むエンジンの状態に応じた開閉度となる。
従って、エンジンの始動に適切な空燃比の混合気がエンジンに供給され、エンジンの始動を常に円滑に行うことができるほか、エンジンの状態に応じた適切なアイドル回転数を保つことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係るオートチョーク装置を図１及び図２に基づいて説明する。
この実施形態に係るオートチョーク装置は、産業車両として図１に示されるフォークリフト１に適用した例である。
図１に示されるフォークリフト１は、その車体２内に設けられたエンジンルーム内にエンジン３が据え付けられている。
エンジン３の上部には吸気管５を介してキャブレター部１１が接続され、このキャブレター部１１の上流側にエアクリーナ９が取り付けられ、エンジン３の吸気系を構成している。
一方、エンジン３内の下部にはエンジン油を貯留するオイルパン４が設けられている。
そして、この実施形態ではエンジン３の近傍に作動油タンク６が設けられているが、作動油タンク６は荷役装置８の駆動のための作動油を貯留するものであり、油圧回路７の一部を構成するものである。
【００１３】
次に、この実施形態のオートチョーク装置について説明すると、図２に示されるように、この実施形態のオートチョーク装置１０は、スロットルバルブ１２及びチョークバルブ１３を備えたキャブレター部１１、チョークバルブ１３を制御するステッピングモータ１４、ステッピングモータ１４を駆動制御するモータコントローラ１５、エンジン３の状態を確認する温度センサ１６、１７、１８とから構成されている。
【００１４】
まず、スロットルバルブ１２及び自動開閉式のチョークバルブ１３を備えたキャブレター部１１について説明するが、キャブレター部１１は混合気のエンジン３への供給量や混合状態を決定し、混合気をエンジン３へ供給するものである。
キャブレター部１１に設けられたスロットルバルブ１２は、その開閉度に応じて混合気の供給量を制御するものであり、従って、空気はエアクリーナ９を通じてキャブレター部１１に吸入され、スロットルバルブ１２付近から燃料の供給を受けて混合気となりエンジン３へ供給され、混合気の供給を受けるエンジン３の回転はスロットルバルブ１２の開閉度に応じて制御される。
【００１５】
一方、チョークバルブ１３はスロットルバルブ１２に対して上流側に設けられているが、チョークバルブ１３はその開閉により燃料に混合させる空気量を制御するものである。
通常、寒冷期等におけるエンジン３の始動時には、チョークバルブ１３を閉じ、空燃比の低い（燃料の濃い）混合気をエンジン３に供給して始動し、エンジン３が暖機されるとチョークバルブ１３を開放し、空燃比の高い（燃料の薄い）混合気をエンジン３に供給することになる。
この実施形態では、次に説明する電動モータ１４の駆動制御により、チョークバルブ１３の開閉度がエンジン３の始動に適するように制御される。
【００１６】
次に、ステッピングモータ１４について説明すると、ステッピングモータ１４は先に説明したチョークバルブ１３の開閉度を自由に制御するものである。
この実施形態では、電動モータとしてステッピングモータ１４を採用しているが、このステッピングモータ１４は、後述するモータコントローラ１５からエンジンの状態に応じたパルス信号を受けると、ステッピングモータ１４が備える固定子コイル（図示せず）に通電され、ステッピングモータ１４の回転子（図示せず）がパルス信号に応じた所定の角度に回転されるものである。
そして、ステッピングモータ１４における回転子の回転とチョークバルブ１３の回転とを連動させることにより、ステッピングモータ１４によるチョークバルブ１３の開閉度の制御を図っている。
【００１７】
ステッピングモータ１４の回転子の回転とチョークバルブ１３の回転とを連動する具体的手段は図示しないが、例えば、回転子の回転に伴い前進・後進する進退軸をステッピングモータ１４に設け、進退軸の進退によりチョークバルブ１３を開閉させるリンク機構をステッピングモータ１４とチョークバルブとの間に設ければ、ステッピングモータ１４の回転子の回転に応じてチョークバルブ１３の開閉度を制御することができる。
【００１８】
次に、モータコントローラ１５について説明するが、モータコントローラ１５は、先に説明したステッピングモータ１４の駆動を制御するためのものであり、ステッピングモータ１４と電気的に接続されている。
従って、モータコントローラ１５は、チョークバルブ１３の開閉度を制御する電動モータの制御手段として具体化されたものと言える。
また、モータコントローラ１５は、次に説明する各温度センサ１６、１７、１８の測定温度に基づいてステッピングモータ１４の駆動制御を行うが、具体的には、各温度センサ１６、１７、１８の測定温度に基づくパルス信号がステッピングモータ１４へ送られると、ステッピングモータ１４の回転子はパルス信号に応じた回転角度で回転される。
【００１９】
次に、エンジンの状態を確認するための各温度センサ１６、１７、１８について説明する。
この実施形態では、エンジン３の状態を直接的あるいは間接的に確認するために、エンジン油温度センサ１６、作動油温度センサ１７、吸気温度センサ１８という３種類の温度センサが用いられている。
これらの温度センサ１６、１７、１８はいずれも特定箇所の温度を測定する温度センサであり、先に説明したモータコントローラ１５と電気的に接続されている。
【００２０】
まず、エンジン油温度センサ１６について説明するが、エンジン油温度センサ１６はエンジンにおけるエンジン油の温度を測定する温度センサである。
エンジン油温度センサ１６は、エンジン３のオイルパン４に取り付けられており、オイルパン４に貯留されるエンジン油の温度を測定するようにしている。
従って、エンジン３の始動時においては温度の低いエンジン３と同じ温度であり、エンジン３の始動後の暖機状態では温度の高いエンジンと同様にエンジン油の温度も高くなる。
また、エンジン３内にエンジン油が貯留されるから、オイルパン４のエンジン油の温度は、エンジン３の温度昇降とほぼ同じように昇降し、エンジン３の状態を正確に確認することができるものと言える。
従って、この実施形態では、エンジン３の状態を直接的に確認する最も有効な確認手段としてエンジン油温度センサ１６が主たる要素となっている。
【００２１】
一方、作動油温度センサ１７は、フォークリフト１の荷役装置８のための作動油の温度を測定する温度センサであり、この実施形態では油圧回路７における作動油タンク６に設けられている。
ちなみに、荷役装置８の作動油は、温まりにくく冷めにくい性質であり、荷役装置８の作動されていない状態では作動油の温度が低いことから、荷役装置８を作動させる場合にはエンジン３に高い負荷が掛かることになる。
一方、荷役装置８が一定時間作動された後にエンジン３を停止し、その後にエンジン３の再始動を伴う荷役装置８の再作動を行う場合には、作動油はある程度温まっていることからエンジン３に対する負荷は低い。
従って、作動油の温度はエンジン３の温度とほぼ同様に昇降することから、作動油の温度に基づいてエンジン３の状態を間接的に把握することができる。
こうしたことから、作動油温度センサ１７は、エンジン３の状態を補助的に確認する補助確認手段と言える。
【００２２】
この実施形態では、エンジン３の状態を補助的に確認するもう一つの補助確認手段として吸気温度センサ１８が備えられている。
吸気温度センサ１８は、エンジン３の吸気管５を通過する空気の温度を測定するものである。
エンジン３が冷えている状態ではエンジンルーム内の空気も冷えているため、吸気管５を通過する空気の温度は低く、一方、エンジン３が温まっている状態ではエンジンルーム内の空気も温められており、吸気管５を通過する空気の温度は高くなる。
従って、吸気管５を通過する空気の温度は、エンジン３の温度に応じた温度となることから、吸気管５の温度に基づいてエンジン３の状態を間接的に把握することができる。
【００２３】
これらの温度センサ１６、１７、１８により測定された各温度はモータコントローラ１５へ入力され、モータコントローラ１５により測定された各温度に基づいてチョークバルブ１３が適切な開閉度に制御される。
図３に示される３次元マップは、エンジン油温度Ｔｅ、作動油温度Ｔｏ、吸気温度Ｔａを座標軸とし、各温度に対応するチョークバルブ１３の開閉度の設定領域を段階的に示したものであり、この３次元マップはモータコントローラ１５に格納されている。
例えば、温度センサ１６、１７、１８により測定される各温度が全て高い場合には、エンジン３は比較的温まっている状態と言えるから、チョークバルブ１３の開閉度が大きくなるようにステッピングモータ１４を駆動制御すればよく、各温度が全て低い場合には、エンジン３は冷えた状態と言えるからチョークバルブ１３の開閉度が小さくなるようにステッピングモータ１４を駆動制御すればよい。
【００２４】
次に、この実施形態に係るオートチョーク装置１０によるエンジン３の始動について説明する。
まず、エンジン油温度センサ１６によるエンジン油の温度と、作動油温度センサ１７による荷役装置の作動油温度と、吸気温度センサ１８によるエンジンの吸気管内の空気の温度を測定する。
各温度センサ１６、１７、１８による測定温度がモータコントローラ１５に入力されると、モータコントローラ１５に格納されている３次元マップに基づいてチョークバルブ１３の開閉度を決定するパルス信号がモータコントローラ１５からステッピングモータ１４に送られる。
次いで、パルス信号を受けたステッピングモータ１４が駆動制御され、チョークバルブ１３はエンジン３の状態に応じた開閉度となる。
従って、チョークバルブ１３がエンジン３の状態に応じた開閉度であることから、エンジン３の始動に適切な空燃比の混合気が得られ、エンジン３は円滑に始動される。
【００２５】
この実施形態のオートチョーク装置１０は以下の効果を奏する。
（１）チョークバルブ１３の開閉度は常に、エンジン３の始動のために適切な開閉度となるから、エンジン３の始動に適切な空燃比の混合気がエンジン３に供給され、エンジン３の始動を常に円滑に行うことができる。
特に、エンジン３の運転時間や停止時間が比較的短く、エンジン３の再始動が繰り返される場合であっても、エンジン３の再始動が困難となることはない。
（２）エンジン３の状態を確認する確認手段として、エンジン油温度センサ１６が備えられ、エンジン油温度センサ１６によりエンジン３内のエンジン油の温度が測定されるから、エンジン３の状態を正確に確認することができ、エンジン３の始動のために適切なチョークバルブ１３の開閉度を常に図ることができる。
（３）確認手段としてのエンジン油温度１６センサのほかに、補助確認手段としての作動油温度センサ１７、吸気温度センサ１８が備えられているから、エンジン３の状態をより精度高く確認することができ、エンジン３の始動のためにより適切なチョークバルブ１３の開閉度とすることができる。
【００２６】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係るオートチョーク装置について説明する。
この実施形態のオートチョーク装置２０は、図４に示されるように、第１の実施形態のオートチョーク装置１０におけるステッピングモータ１４を第１の電動モータとし、スロットルバルブ１２の開閉度を制御する第２の電動モータとして別のステッピングモータ２１が設けられたものとなっている。
従って、この実施形態では、説明の便宜上、先に説明した第１の実施形態で用いた符号を一部共通して用い、共通する構成についてはその説明を省略し、第１の実施形態の説明を援用する。
【００２７】
図３に示されるように、スロットルバルブ１２の開閉度を制御するステッピングモータ２１が備えられ、このステッピングモータ２１はモータコントローラ１５と電気的に接続されている。
従って、このステッピングモータ２１は、チョークバルブ１３の開閉度を制御するステッピングモータ１４と同様に、モータコントローラ１５からのパルス信号を受けて駆動するものとなっている。
また、スロットルバルブ１２の開閉度を制御するステッピングモータ２１へのパルス信号は、モータコントローラ１５への各温度センサ１６、１７、１８の測定温度の入力により、モータコントローラ１５に格納されている別の３次元マップに基づいて決定される。
【００２８】
また、この実施形態では、アクセル開度センサ２２及びエンジン回転数センサ２３がモータコントローラ１５に接続されているが、各センサ２２、２３の測定温度よりもアクセル開度センサエンジン２２及び回転数センサ２３の入力値を優先するように、モータコントローラ１５はステッピングモータ２１を駆動するものとなっている。
これは、各温度センサ１６、１７、１８がエンジンの始動時のみに必要な要素であり、アクセル開度センサ２２及びエンジン回転数センサ２３は始動後の通常運転時に必要とされる要素であるためである。
【００２９】
この実施形態のオートチョーク装置２０によれば、第１の実施形態と同様の効果のほか、以下の効果を奏する。
スロットルバルブ１２の開閉度を各温度センサ１６、１７、１８の測定温度と３次元マップにより制御することにより、エンジン３の状態に応じて始動後のアイドル回転数の最適化を図ることができるから、エンジン３の円滑な始動を図ることができる一方、始動後のスロットルバルブ１２の開閉度に対応してエンジン３のアイドル回転数を適切に保つことができる。
【００３０】
なお、本発明は、上記した第１、第２の実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更してもよい。
○ 第１、第２の実施形態では電動モータとしてステッピングモータ１４、２１を用いたが、例えばサーボモータ等のようにチョークバルブ１３やスロットルバルブ１２の開閉度を自由に制御することができる電動モータであれば電動モータの種類は特に制限されない。
○ 第１、第２の実施形態では、エンジン油温度センサ１６、作動油温度センサ１７、吸気温度センサ１８を用いてエンジン３の状態を確認するようにしたが、確認手段であるエンジン油温度センサ１６のみを用いてエンジン３の状態を確認してもよい。この場合、エンジン３の状態を的確に確認できるように、エンジン油温度センサ１６を適切な位置に設けることが好ましい。
○ 第１、第２の実施形態では、作動油温度センサ１７を作動油タンク６に設けるようにしたが、作動油温度センサ１７は荷役装置８の作動油の油圧回路７内であればどこでもよく、この場合、エンジン３の温度の昇降と同様に温度の昇降が認められる箇所に設けることが好ましい。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、エンジンの始動と停止を比較的短時間で繰り返すといった場合でも、チョークバルブの開閉度をエンジンの始動に適切な開閉度とし、エンジンの円滑な始動を図ることができるほか、始動後のスロットルバルブの開閉度に対応してエンジンのアイドル回転数を適切に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態のオートチョーク装置を備えるフォークリフトの概略側面図。
【図２】第１の実施形態のオートチョーク装置の概要を示す概略構成図。
【図３】第１の実施形態のチョークバルブの開閉度マップを示す概略説明図。
【図４】第２の実施形態に係るオートチョーク装置の概要を示す概略構成図。
【符号の説明】
１０オートチョーク装置
１１キャブレター部
１２スロットルバルブ
１３チョークバルブ
１４ステッピングモータ
１５モータコントローラ
１６エンジン油温度センサ

Claims

自動開閉式のチョークバルブがエンジンのキャブレター部に備えられたオートチョーク装置において、
チョークバルブの開閉度を制御する電動モータが備えられるとともに、エンジンの状態を確認する確認手段が備えられ、確認手段に確認されるエンジンの状態に基づいて電動モータを駆動制御する制御手段が設けられたことを特徴とするオートチョーク装置。
エンジンの状態を確認する確認手段がエンジンにおけるエンジン油の温度を測定する温度センサであり、温度センサの測定温度に基づいて電動モータを駆動制御する制御手段であることを特徴とする請求項１に記載のオートチョーク装置。
キャブレター部にスロットルバルブが設けられ、チョークバルブの開閉度を制御する電動モータを第１の電動モータとし、スロットルバルブの開閉度を制御する第２の電動モータが設けられるとともに、第２の電動モータを確認手段に確認されるエンジンの状態に基づいて制御手段により駆動制御するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載のオートチョーク装置。