JP2005256757A - オートチョーク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
エンジンの運転状態に適した細やかなチョークバルブの制御を行う。
【解決手段】
吸気管６上にスロットルバルブ８と直列にチョークバルブ９が設けられ、チョークバルブ９の開度は、ステッピングモータ１１で制御される。エンジン始動時のチョークバルブ開度はエンジン温度に応じて決定され、さらに予め定められたチョーク解除時間をエンジン回転数に応じて補正できるようにした。このチョーク解除時間は２段階に区分され、各段階毎に目標チョーク開度までチョークバルブ９を開くのにかける時間が個別に設定される。ステッピングモータ１１はエンジン始動用電源が投入されたときに、チョークバルブ９の全閉側で初期化される。つまり、まず、チョークバルブ９は一旦全閉側に回動された後、エンジン温度に対応した開度に開かれる。
【選択図】図１

Description

本発明は、オートチョーク装置に関し、特に始動後のエンジン温度上昇に対して温度に対応した良好な空燃比制御を行うことができるオートチョーク装置に関する。

エンジンの冷間始動時に使用されるオートチョーク装置は、サーモスタット等の温度検出素子で検出された温度に従って、チョークバルブを作動させるソレノイドアクチュエータやダイアフラムアクチュエータを制御する。冷間始動時にオートチョーク装置によって混合気を濃くする方向に空燃比制御することによりエンジンを安定して始動させることができる。

例えば、特開平５−２８０４２５号公報には、シリンダヘッドの温度に対応した検出信号を出力するサーミスタからなるセンサでエンジンの冷機状態が検出された場合であって、しかもスロットルバルブが全閉状態となっている場合、すなわちエンジン始動時のチョークを作動させる必要がある冷間時にのみチョークソレノイドを自動的に作動させるオートチョーク装置が開示されている。
特開平５−２８０４２５号公報

上記特許文献１に記載された装置のように、ソレノイドアクチュエータを使用してチョークバルブを制御することは一般的である。しかし、ソレノイドをオンまたはオフ状態に制御するのでチョークを作動させる必要がある期間の終わり近く、つまりチョーク解除間際では、チョーク過剰になってしまうという問題点がある。

これに対して、バイメタルをアクチュエータとして利用することによってチョークバルブを連続的に制御することも試みられている。しかし、バイメタルは温度変化に対する応答性が悪いので、冷間始動後およびエンジン温度が高い状態での再始動後のいずれにおいてもチョーク解除のタイミングが遅れ、その結果、十分な出力が得られるまでに時間がかかるという問題点がある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、エンジン温度に追従してきめ細かくチョークバルブを制御することができるオートチョーク装置を提供することである。

本発明は、エンジンの吸気通路に設けられたチョークバルブの開度を制御するオートチョーク装置において、前記チョークバルブの開度を制御するためのステッピングモータが設けられ、前記エンジン始動用電源の投入時に、前記ステッピングモータの初期化のため前記チョークバルブを全閉側に駆動させるように構成した点に第１の特徴がある。

また、本発明は、エンジン始動時の前記チョークバルブの開度を、前記エンジン始動時のエンジン温度を代表する温度情報に基づいて決定するとともに、エンジン始動時の前記チョークバルブの開度から該チョークバルブを全開にしてチョーク解除するまでの時間を、前記温度情報に基づいて決定する点に第２の特徴がある。

また、本発明は、前記エンジンが発電機に連結されており、前記エンジン始動用電源が、エンジン始動用のリコイルスタータの操作で回転された前記発電機の出力から得られるように構成された点に第３の特徴がある。

さらに、本発明は、前記エンジンが予め設定された基準回転数に収斂されるように制御されていて、前記チョーク解除するまでの時間が、前記基準回転数に応じて該基準回転数が高くなるほど短く、低くなるほど長くなるように決定される点に第４の特徴がある。

本発明によれば、オープンループで駆動されるステッピングモータをチョークバルブの全閉側に確実に初期化することができる。そして、ステッピングモータは、始動時に好適なようにチョークバルブの全閉側で初期化されているので、設定された始動時の開度まで速やかにチョークバルブを回動することができる。

特に第２の特徴によれば、エンジンもしくはエンジン環境温度に応じて決定された適切なチョークバルブ開度でエンジンが始動される。また、ステッピングモータによってチョーク状態は徐々に解除されるので、チョークバルブ全開間際でチョーク過剰になって空燃比が小さくなるのを抑制することができる。

第３の特徴によれば、リコイルスタータによる１回目の操作でエンジンが始動できない場合であっても、１回のリコイルスタータ操作で回転された発電機の慣性回転中に発電された電力でチョークバルブは少なくとも全閉側にわずかでも回動される。したがって、その後のリコイルスタータ操作では、より始動に適したチョーク状態になっているので、少なくとも数回のリコイルスタータ操作で確実にエンジンを始動させることが可能になる。

さらに、第４の特徴によれば、例えば、負荷が変動したときにこれに追従できるようにエンジンを変速可能にしたエンジン発電機において、回転数が高めに推移する場合には早めにチョーク解除され、低めに推移する場合は遅めにチョーク解除されるので、運転状態に応じてチョーク解除時間が適切に補正される。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係るオートチョーク装置のシステム構成を示すブロック図である。同図において、エンジン１は発電機の駆動源として使用されるものである。エンジン１にはエンジン温度を検出するための温度センサ２が設けられる。温度センサ２は、例えば、シリンダヘッド２ａに設けられる。さらにシリンダヘッド２ａには、点火プラグ３、吸気弁４および排気弁５が設けられる。

吸気弁４が設けられた吸気管６には、キャブレータ７が接続される。キャブレータ７は下流側に配置されたスロットルバルブ８と、その上流に配置されたチョークバルブ９とを備える。スロットルバルブ８はステッピングモータ１０で駆動されて開閉され、チョークバルブ９はステッピングモータ１１で駆動されて開閉される。

エンジン１は発電機１２に連結され、発電機１２はエンジン１で駆動されて交流を発生する。この交流は一旦整流された後、インバータ１３で所定周波数（５０もしくは６０Ｈｚの商用周波数）に制御され、商用電源電圧が出力される。

エンジン１の始動用モータ（スタータモータ）を兼用する発電機１２は、エンジン１のクランク軸１ａに結合されるフライホイールの内周部分にマグネットが取り付けられてなるアウタロータ１２ａと、発電コイルが巻回されたステータ１２ｂからなる。クランク軸１ａには手動始動のためのリコイルスタータ（図示せず）を連結することができる。

発電機１２のアウタロータ１２ａには点火時期検出用のリラクタ１４が設けられ、ロータの周りには、リラクタ１４を検出する上死点前位置検出センサ（ＢＴＤＣセンサ）１５が設けられる。

点火プラグ３の点火時期およびチョークバルブ９の開度は運転制御部１６で制御される。チョーク制御部１７は温度センサ２で検出されるエンジン温度およびＢＴＤＣセンサ１５の出力によって検出されるエンジン回転数に従ってステッピングモータ１１を駆動して、温度に対応した適度な空燃比が得られるようにチョークバルブ９を作動させる。チョーク制御部１７の制御はさらに後述する。

ステッピングモータ１０は、電子ガバナによってエンジン回転数を所定の基準回転数に維持するように制御される。この基準回転数は負荷（インバータ１３の出力側に接続される電気負荷）の大きさによって可変である。

点火制御部１８は、ＢＴＤＣセンサ１５および発電機１２の交流出力波形に基づいて最適に点火時期を制御する。波形整形部１９，２０は、それぞれＢＴＤＣセンサ１５の出力波形および発電機１２の交流出力波形を整形する。点火時期は波形整形部１９，２０から供給される波形のタイミングによって制御されるが、本発明の要部ではないので詳細は省略する。

電源部２１は、運転制御部１６に必要な電源を形成するものであり、バッテリ２５および発電機１２の整流後電圧（インバータ１３の入力側電圧）を所定電圧の制御電源とするためのレギュレータを含む。運転制御部１６には、発電機１２の運転状態などを表示する液晶ディスプレイ２２を設けることができる。また、発電機１２を遠隔制御できるように、リモコン装置２３を接続するためのインタフェース２４を設けることもできる。なお、チョーク制御部１７や点火制御部１８は、マイクロコンピュータで構成できる。

図２は、チョーク制御部１７の動作を示すフローチャートである。この処理は、バッテリ２５から供給される電力で電源部２１が付勢されて開始される。また、バッテリ２５が過放電している場合は、リコイルスタータでエンジン１を回転させてそのときの発電機１２の発電出力で電源部２１が付勢される。

まず、ステップＳ１では、温度センサ２による検出温度を読み込む。ステップＳ２では、検出温度に対応するチョークバルブ９の位置（始動開度）を決定する。始動開度は、例えば予め設定されているテーブルから読み取る。チョークバルブ９の位置はステッピングモータ１１に供給するステップ数で表される。

ステップＳ３では、エンジン温度に対応するチョーク解除までの作動時間（基本チョーク解除時間）を決定する。

ステップＳ４では、初期化のためにステッピングモータ１１を駆動するとともに、始動開度までチョークバルブ９を回動させるためにステッピングモータ１１を駆動する。

ステップＳ４のステッピングモータ１１の初期化では、チョークバルブ９を全閉側に移動させるようにステッピングモータ１１に予定のステップ数（少なくとも、全閉位置に対応するステップ数）を供給する。これによってチョークバルブ９は全閉となる。そして、この全閉位置を基準にチョークバルブ９の始動開度は決定される。

バッテリによってスタータモータを駆動してエンジン始動する場合は、ステッピングモータ１１の初期化およびチョークバルブ９の始動開度までの移動後にエンジン始動という手順になる。一方、バッテリから電源供給できないときには、リコイルスタータによる手動回転で得た発電出力でステッピングモータ１１の駆動と点火を行うので、チョークバルブ９駆動とエンジン始動はほぼ同時に行われる。

そして、エンジン始動後に、ステップＳ５では、チョークバルブ９が半開に到達したか否かが判断される。この判断は、ステッピングモータ１１に供給したパルス数によって行う。チョークバルブ９の開度が半開未満であれば、ステップＳ６に進んでエンジン回転数が検出される。エンジン回転数はＢＴＤＣセンサ１５の出力周期に基づいて検出することができるが、検出方法は周知のいかなる方法であってもよい。ステップＳ７では、チョークバルブ９が半開に到達するまでのモータ駆動条件を決定する。

半開までのモータ駆動条件の決定においては、ステップＳ３で決定された基本チョーク解除時間（始動開度から半開までの作動時間）に対して補正が行われる。ここの補正では、エンジン回転数が高くなるほど基本チョーク解除時間は短縮され、エンジン回転数が低くなるほど基本チョーク解除時間は延長される。

駆動周期（例えば、０．７秒）毎にステッピングモータ１１に供給される駆動パルス数は、この駆動周期とエンジン回転数の増減に対応して延長もしくは短縮された基本チョーク解除時間とに基づいて決定される。駆動周期毎のパルス供給数を多くすると素速くチョーク解除側へ移動できるし、駆動周期毎のパルス供給数を少なくするとゆっくりとチョーク解除側へ移動される。

このようにして、チョークバルブ９を始動開度から半開させるまでの動作においてステッピングモータ１１に供給する駆動周期毎のパルス数が決定され、ステップＳ８では、決定されたこのモータ駆動条件（決定された駆動パルス数）でステッピングモータ１１を駆動する。

ステップＳ５で、チョークバルブ９が半開に到達していると判断されれば、ステップＳ９に進んで、チョークバルブ９が全開に到達したか否かが判断される。半開に到達したかどうかの判断と同様、この判断はステッピングモータ１１に供給したパルス数によって行う。チョークバルブ９の開度が全開未満であれば、ステップＳ１０に進んでエンジン回転数が検出される。ステップＳ１１では、チョークバルブ９が全開するまでのモータ駆動条件を決定する。ステップＳ１１でも、ステップＳ７と同様、エンジン回転数による基本チョーク解除時間（半開から全開までの作動時間）の補正と、ステッピングモータ１１に対する駆動周期毎の出力駆動パルス数の計算とを行う。ステップＳ１２では、決定されたモータ駆動条件（決定されたパルス数）でステッピングモータ１１を駆動する。チョークバルブ９が全開に到達したと判断されれば、このチョーク制御は終了する。

上述のように、ステップＳ４でチョークバルブ９を全閉方向に所定量駆動させ、その位置をステッピングモータ１１の初期位置にするようにした。これにより、次の効果がある。例えば、バッテリ２５の過放電によって、電源部２１からスタータモータとして動作させる発電機１２に電力供給できない事態にリコイルスタータを操作するが、リコイルスタータによる始動に失敗してチョークバルブ９が全閉するまで電力が供給され続けなかったとしても、チョークバルブ９のこのような初期化によって、チョークバルブ９の位置は少なくとも全閉方向に移動していて、よりエンジンが始動されやすい状態にあるので、次回の始動操作でエンジンが始動される可能性が高い。

なお、ステッピングモータ１１の初期化のためにチョークバルブ９を全閉方向に駆動させるのは、このフローチャートの最初のステップで行ってもよい。要は、チョークバルブ９を始動開度にするためにステッピングモータ１１を駆動させるまでにチョーク開度の全閉側でステッピングモータ１１の初期化が行われていればよい。

図３は、エンジン始動時におけるエンジン温度毎のチョークバルブ９の位置つまり始動開度をステッピングモータ１１のステップ数で示した図である。この例では、エンジン温度がマイナス２５°Ｃから２０°Ｃまでの範囲ではチョークバルブ９は全閉（ステップ数＝１１０）であり、エンジン温度が３０°Ｃ以上では、チョークバルブ９はわずかに開かれている。そして、エンジン温度が６０°Ｃでは、チョークバルブ９は半開（ステップ数＝５５）であり、それ以上では、段階的にステップ数「３５」までチョークバルブ９が開かれている。

図４は、エンジン温度に対応するチョーク解除時間の例を示す図である。ここでは、電子ガバナによってエンジン回転数が基準回転数３３００ｒｐｍになるように制御されているときの基本チョーク解除時間の例を示している。したがって、発電機１２に接続される負荷の変動によって基準回転数が変動したときには、基本チョーク解除時間は（半開までの作動時間および半開から全開までの作動時間はいずれも）エンジン回転数に応じて補正される。すなわち、負荷が増大してエンジン回転数が基準回転数より高めに推移する時にはチョーク解除時間を短くするし、負荷が減少してエンジン回転数が基準回転数より低めに推移する場合はチョーク解除時間を長くする。このように発電機１２つまりエンジン１の運転状態に応じて適正になるようにチョーク解除時間は補正される。

図５は、図４の例をグラフ表示したものである。この図のように、チョーク解除時間は始動時のエンジン温度によって決定される。

なお、エンジン温度としてシリンダヘッド２ａの温度で代表させたが、チョークバルブ制御のためのエンジン温度はこの位置での温度に限定されない。例えば、オイルパンやエンジン水冷用のウォータジャケットに温度センサを装着して、潤滑オイル温度やエンジン冷却水の温度を検出し、これらでエンジン温度を代表させてもよい。その他、エンジン温度を代表できるエンジンケース部分で検出された温度情報を本発明のチョークバルブ制御に採用することができる。

本発明の一実施形態に係るオートチョーク装置のシステム構成を示すブロック図である。 チョーク制御部の動作を示すフローチャートである。 エンジン始動時におけるエンジン温度毎のチョークバルブの位置を示す図である。 エンジン温度に対応するチョーク解除時間の例を示す図である。 エンジン温度に対応するチョーク解除時間の例を示すグラフである。

符号の説明

１…エンジン、 ２…温度センサ、 ６…吸気管、 ７…キャブレータ、 ８…スロットルバルブ、 ９…チョークバルブ、 １１…ステッピングモータ、 １２…発電機、 １３…インバータ、 １７…チョーク制御部

Claims (4)

1. エンジン始動時にエンジンの吸気通路に設けられたチョークバルブの開度を制御するオートチョーク装置において、
   前記チョークバルブの開度を制御するためのステッピングモータが設けられ、
   前記エンジン始動用電源の投入時に、前記ステッピングモータの初期化のため前記チョークバルブを全閉側に駆動させるように構成したことを特徴とするオートチョーク装置。
2. エンジン始動時の前記チョークバルブの開度を、前記エンジン始動時のエンジン温度を代表する温度情報に基づいて決定するとともに、
   エンジン始動時の前記チョークバルブの開度から該チョークバルブを全開にしてチョーク解除するまでの時間を、前記温度情報に基づいて決定することを特徴とする請求項１記載のオートチョーク装置。
3. 前記エンジンが発電機に連結されており、
   前記エンジン始動用電源が、前記エンジン始動用に設けられるリコイルスタータの操作で回転された前記発電機の出力から得られるように構成されたことを特徴とする請求項１記載のオートチョーク装置。
4. 前記エンジンが予め設定された基準回転数に収斂されるように制御されていて、
   前記チョーク解除するまでの時間が、前記基準回転数に応じて該基準回転数が高くなるほど短く、低くなるほど長くなるように決定されることを特徴とする請求項２記載のオートチョーク装置。
   

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