JP2006170191A - 気化器の自動始動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】始動時燃料増量のための始動燃料を供給して機関始動を行うと共にその始動失敗時に始動燃料が供給され続けてしまうことを防止する。
【解決手段】吸気道に通常の燃料を供給する燃料供給通路とは別個に始動時の燃料増量のために始動燃料を供給する始動燃料供給通路に電磁弁１３を設け、電磁弁を制御するトランジスタＴＲ１のベースをサーミスタ２１を介して接地すると共に、サーミスタの近傍にヒータ用抵抗２２を配置する。始動時に始動燃料供給が必要な場合には電磁弁を開弁すると共にヒータ用抵抗に電流を流し、時間経過に伴って抵抗の発熱量が増大してサーミスタが低抵抗化したらトランジスタがオフする。それまでに始動が失敗した時にはそれ以上の始動燃料供給が防止され、所謂「かぶり」を防止することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、機関の始動時に増量した始動燃料を供給し、始動後には燃料の増量を停止するようにした気化器の自動始動装置に関するものである。

従来、機関の冷間始動時に、例えば通常の燃料供給通路とは別個に設けた始動燃料供給通路を一時的に開いて増量された燃料（始動燃料）を供給し、機関始動後には始動燃料の供給を停止するようにした始動燃料供給方式の気化器の自動始動装置がある（例えば特許文献１参照。）。
実願平１−９６６３０号のマイクロフィルム

しかしながら、そのような方式の気化器の自動始動装置にあっては、機関始動操作時に始動に失敗した場合には始動燃料供給通路が開放されたままとなるので、始動操作を続けている間、機関には過剰な始動燃料が供給され続けてしまい、そのような場合にはますます始動が困難なものとなってしまうという問題があった。

一方、上記特許文献のものにあっては、エンジン回転速度を検出すると共にエンジン温度を検出するサーミスタを設け、エンジン温度に応じたエンジン回転速度の基準回転速度を設定し、始動時のエンジン回転速度が基準回転速度以下（低温時）の場合にはソレノイドバルブを開いて増量された始動燃料を供給し、基準回転速度以上（高温時）の場合にはソレノイドバルブを閉じて通常の燃料供給状態としている。

これにより、エンジン温度に応じた始動制御を可能としているが、サーミスタをエンジン温度検出用としているため、エンジン始動に失敗するとエンジン温度が高くならず、いつまでも始動燃料供給状態となって、過剰燃料供給によりエンジン始動が困難になるという問題を解消することができない。

このような課題を解決して、始動時燃料増量のための始動燃料を供給して機関始動を行うと共にその始動失敗時に始動燃料が供給され続けてしまうことを防止するために本発明に於いては、機関の低温始動時に燃料供給通路を介して供給される燃料よりも多くの燃料を吸気道に供給するべく当該燃料供給通路とは別個に始動燃料を供給するための始動燃料供給通路と、前記始動燃料供給通路を開閉する電磁弁と、機関の温度を検出する機関温度検出センサと、前記機関の温度が所定の設定値以下の場合には前記電磁弁を開弁し、前記設定値を超えた場合には前記電磁弁を閉弁する制御を行う制御回路とを有する気化器の自動始動装置、または機関の低温始動時に燃料供給通路を介して供給される燃料よりも多くの燃料を吸気道に供給するべく当該燃料供給通路とは別個に始動燃料を供給するための始動燃料供給通路と、前記始動燃料供給通路を開閉する電磁弁と、前記機関の回転速度を検出する回転センサと、前記機関の回転速度が所定の設定値以下の場合には前記電磁弁を開弁し、前記設定値を超えた場合には前記電磁弁を閉弁する制御を行う制御回路とを有する気化器の自動始動装置において、前記電磁弁に直列に接続されかつ前記機関の始動操作によりオンする第１のスイッチング手段と、前記電磁弁及び前記第１のスイッチング手段に対して直列に接続された第２のスイッチング手段と、前記電磁弁及び前記第２のスイッチング手段と並列に接続されたヒータ用抵抗と、前記ヒータ用抵抗の近傍に配置されると共に前記ヒータ用抵抗が所定以上発熱した時に前記第２のスイッチング手段をオフさせるべく前記第２のスイッチング手段の制御線に流れる電流をバイパスするように当該制御線に接続されたサーミスタとを有するものとした。

特に、前記制御回路が、前記機関の点火制御も行う回路であると良く、また、前記サーミスタが、前記制御回路と共にモジュール化されていると良く、また、前記機関がセルモータを有し、前記第１のスイッチング手段が、前記セルモータを駆動するスタータスイッチであると良い。

このように本発明によれば、始動操作により第１のスイッチング手段がオンし、機関始動時に機関温度が低温（設定値以下）であった場合には第２のスイッチング手段（例えばトランジスタ）がオンすることにより電磁弁が開いて始動燃料が供給されるため、冷間始動時に濃い混合気による好適な始動を行うことができると共に、機関温度が高温になった場合または機関停止後の再始動で高温であった場合には、燃料を増量することなく機関が回転し得る状態になった場合と考えられるため、第２のスイッチング手段がオフすることにより電磁弁が閉じて始動燃料の供給を停止して、機関が暖まった状態で燃料が過剰に供給されることを防止する。また、燃料を増量することなく機関が回転し得る状態になったことを機関の回転速度で判定するようにしても良い。

そして、低温始動時には電磁弁が開く制御が行われると共にヒータ用抵抗にも電流が流れてヒータ用抵抗が発熱し、時間経過に伴って発熱量が増大することにより、ヒータ用抵抗の近傍に配置されたサーミスタが受熱により低抵抗化する。サーミスタはスイッチング手段の制御線に流れる電流（例えばトランジスタの場合にはベース電流）をバイパスするように接続されていることから、低抵抗化により制御線に流れる電流がサーミスタに流れる場合には第２のスイッチング手段はオフとなる。サーミスタにより電流をバイパスするようになる時間はヒータ用抵抗の所定以上の発熱量に至る時間に対応し得るため、その時間を始動失敗時に過剰な始動燃料が供給されてしまう状態に至る前となる時間になるようにヒータ用抵抗及びサーミスタを選定することにより、始動に失敗した場合には第２のスイッチング手段がオフして電磁弁が閉じ、それ以上の始動燃料の供給が防止される。したがって、始動失敗時に過剰な始動燃料が供給され続けてしまうことが無く、所謂点火プラグの「かぶり」を防止でき、再度の始動性を確保することができる。

特に、制御回路が機関の点火制御も行う回路であることにより、回路をユニット化でき、点火回路と始動回路とを分けて設置するなどの無駄を省くことができる。また、ヒータ用抵抗及びサーミスタが制御回路と共にモジュール化されていることにより、ヒータ用抵抗に対するサーミスタの位置決めを装置製造時に容易に確定し得るため、製品間のばらつきが生じることを防止し得る。また、第１のスイッチング手段が機関のセルモータを駆動するスタータスイッチであることにより、別途リレーなどのスイッチング手段を設ける必要が無くなるため、回路が簡略化され、装置を低廉化し得る。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明が適用された小型エンジンの始動装置の概略を示す系統図である。図に示されるエンジン（内燃機関）１にあっては、その吸気ポートに接続された気化器２により運転に必要な混合気が供給されるようになっている。なお、図示例の気化器２は回動弁体３を設けた構造であるが、その構造の気化器に限られるものではない。

気化器２の本体４内には吸気道４ａが貫通して形成され、その吸気道４ａを直交状態に横切るように円柱状の回動弁体３が設けられている。回動弁体３は、上記吸気道４ａを横切る向きの軸線回りに回動自在かつその軸線方向（直交方向）に変位し得るように、本体４に形成された円筒状の弁体支持室４ｂ内に受容されている。回動弁体３にはその軸線に直交する混合気通路３ａが形成されており、回動弁体３の回動量に応じて吸気道４ａと混合気通路３ａとの連通度が変化するようになっている。

なお、回動弁体３に同軸に固設された回動弁体軸が本体４の外部に突出し、その突出端にはレバー５が固着されている。レバー５には図示されないスロットルワイヤが連結されており、レバー５の回動により回動弁体３が回動する。また、レバー５は本体４の端面との間で回動に応じて軸線方向変位するようにカム係合しており、カム係合によるレバー５の変位に応じて回動弁体３が軸線方向に変位する。

本体４の図における底部にはダイヤフラム式の燃料調整機構６が設けられており、本体４内の下部の適所には外部の燃料タンク７から燃料を吸い上げて燃料調整機構６のダイヤフラムにより仕切られた燃料室内に送り込むためのダイヤフラムポンプからなる燃料ポンプ８が設けられている。燃料ポンプ８の駆動力はエンジン１のクランク室の脈動圧を利用する。

燃料調整機構６の燃料室６ａは、回動弁体３に対して同軸に設けられかつ混合気通路３ａ内に突出するようにされた燃料ノズル９と連通している。なお、燃料室６ａから燃料ノズル９に至る燃料通路４ｃと燃料ノズル９とにより燃料供給通路が構成されている。燃料ノズル９には、燃料ノズル９に対向するように回動弁体３に同軸に固設された燃料調整針弁１０が突入している。この燃料調整弁１０が上記した回動弁体３の軸線方向変位に伴って変位することにより、燃料ノズル９の周壁に設けられた燃料噴出口の開口量が調節されて、開弁開度に応じた燃料噴出量が得られる。

このようにして構成された気化器２にあっては、本発明に基づく始動時の燃料増量のための構造が設けられており、以下に示す。回動弁体３の下面と弁体支持室４ｂとの間には上記燃料増量用の始動燃料を溜めておくためのセラミックスなどの多孔質材からなる燃料溜め１１が配設されている。その燃料溜め１１と上記燃料室６ａとが始動燃料供給通路１２を介して連通しており、その始動燃料供給通路１２の途中に電磁弁１３が設けられている。

電磁弁１３は制御回路としてのエンジン制御回路１４により開閉制御される。そのエンジン制御回路１４には、エンジン回転速度を検出する回転センサ１５と、エンジン１の温度を検出する機関温度検出センサとしてのエンジン温度センサ１６と、点火プラグ１７に電流を流す点火回路１８と、始動スイッチ１９とがそれぞれ接続されている。

次に、エンジン制御回路１４の要部について図２を参照して示す。エンジン制御回路１４内には、プログラムに基づき制御を行うＣＰＵ１４ａと、バッテリ２３に接続されている第１のスイッチング手段としてのリレーＲＹと、リレーＲＹの常時開接点にコイルの一端が接続されている電磁弁１３とが設けられている。電磁弁１３のコイルの他端は第２のスイッチング手段としてのエミッタ接地されたトランジスタＴＲ１のコレクタに接続されている。なお、リレーＲＹのコイルはＣＰＵ１４ａによりオン／オフ制御されるトランジスタＴＲ２により励磁／非励磁となる。

そして、ＣＰＵ１４ａからトランジスタＴＲ１のベースに至る第２のスイッチング手段の制御線がサーミスタ２１を介して接地されており、そのサーミスタ２１の物理的近傍にはヒータ用抵抗２２が配設されている。そのヒータ用抵抗２２は、電磁弁１３のコイル及びトランジスタＴＲ１と並列に接続されている。これらサーミスタ２１及びヒータ用抵抗２２は、エンジン制御回路１４をモジュール化した場合に共に組み込むと良い。これにより、ヒータ用抵抗２２に対するサーミスタ２１の位置決めを、モジュール化した制御回路の製造時に容易に確定し得るため、製品間のばらつきが生じることを防止し得る。

このようにして構成された気化器の自動始動装置の作動要領について図３のフロー図を併せて参照して以下に示す。先ず、始動スイッチ１９をオンして図３のフローに入る。ステップＳＴ１では、始動スイッチ１９からの入力信号に応じて図示されないセルスタータによりエンジン１をクランキングする。なお、リコイルスタータであっても良い。いずれにしても、回転センサ１５により検出されたエンジン回転信号に基づいた点火時期に応じてＣＰＵ１４ａから点火回路１８に点火信号が出力され、その点火回路１８による点火動作と共にクランキングが行われる（ステップＳＴ１）。このように制御回路１４（ＣＰＵ１４ａ）により点火制御も行うことにより、始動装置と点火装置とを別個に設けるという無駄を省くことができる。

また、ＣＰＵ１４ａでは上記点火信号の発生をトリガとしてトランジスタＴＲ２にオン信号を出力し、トランジスタＴＲ２がオンすることによりリレーＲＹの接点が閉じて電磁弁１３のコイルに電源電圧Ｂが印加状態になる。なお、トランジスタＴＲ１がオフ状態の場合には電磁弁１３のコイルに電流は流れず、電磁弁１３は閉じたままである。

エンジン１が回転し始めたら、回転センサ１５によりエンジン回転速度が検出される。ステップＳＴ２では、そのエンジン回転速度が設定回転速度以下であるか否かを判別する。この設定回転速度は、通常のアイドリング回転速度より少し低い程度のエンジン回転速度であって良い。ステップＳＴ２でエンジン回転速度が設定回転速度以下であると判断された場合には次のステップＳＴ３に進む。

ステップＳＴ３では、エンジン温度センサ１６により検出されたエンジン温度が設定温度（所定の設定値）以下であるか否かを判別する。この設定温度は、エンジン１が長時間停止している低温状態であるか、運転されて暖機状態になった後の停止であるかを判別するための温度とする。例えばアイドリング状態になった時のエンジン１の外壁面温度より少し低い程度の温度であって良い。ステップＳＴ３でエンジン温度が設定温度以下であると判断された場合には次のステップＳＴ４に進む。

ステップＳＴ４では、ここに至った条件（低回転・低温）により、低温状態での始動に対応するべくＣＰＵ１４ａからトランジスタＴＲ１にオン信号を出力し、それに応じて電磁弁１３のコイルの接地側が接地されるため、コイルに電流が流れて電磁弁１３が開弁する。それにより、始動燃料供給通路１２の電磁弁１３による遮断状態が解除され、燃料室６ａから燃料溜め１１に燃料が送油可能になる。なお、燃料溜め１１に溜められている始動燃料は、回動弁体３の外周面と弁体支持室４ｂの内周面との隙間から吸気道４ａ内に吸い出される。このようにして始動時の燃料を増量することにより、低温時のエンジン１の始動が可能になる。

ステップＳＴ４の次のステップＳＴ５ではエンジン１が運転状態か否かを判別する。このエンジン運転状態の基準は、例えばエンジン１が停止状態であるか否かであって良い。エンジン１が運転状態になっていない（停止状態）と判断された場合にはステップＳＴ１に戻って再度クランキングからやり直し、エンジン１が運転状態であると判断された場合にはステップＳＴ２に戻る。

また、ステップＳＴ２でエンジン回転速度が設定回転速度よりも高いと判断された場合や、ステップＳＴ３でエンジン温度が設定温度よりも高いと判断された場合には、ステップＳＴ６に進む。ステップＳＴ６では、ここに至った場合（通常回転・高温）には燃料を増量して運転する必要がないため、ＣＰＵ１４ａからトランジスタＴＲ１にオフ信号を出力し、それに応じて電磁弁１３のコイルへの通電が止められて電磁弁１３が閉弁する。それにより、始動燃料供給通路１２を介しての燃料室６ａと燃料溜め１１との連通が遮断されるため、燃料溜め１１の燃料が吸気道４ａに吸い出され無くなって、燃料ノズル９を介して通常の燃料供給状態に戻る。この時の電磁弁１３の閉弁動作は、エンジン１が始動に成功した場合に即座に行われることになり、オーバチョークを好適に防止することができる。

一方、リレーＲＹの接点がオン状態になることにより、その接点と電磁弁１３のコイルとの間から分岐されたヒータ用抵抗２２に電流が流れるため、ヒータ用抵抗２２が発熱し、時間経過と共に発熱量が増大する。上記したようにヒータ用抵抗２２はサーミスタ２１の近傍に配設されていることから、サーミスタ２１は、ヒータ用抵抗２２の発熱の影響を受け、ヒータ用抵抗２２の発熱量の増大に応じて低抵抗化する。

低回転・低温時に電磁弁１３を開く制御を行っている場合に、何らかの原因により始動に失敗する場合がある。そのような場合には、ステップＳＴ１〜５を繰り返すことになり、長時間続くと増量された燃料によりエンジン１のシリンダ内が濡れた状態（点火プラグ１７の所謂「かぶる」状態）になって、一端クランキングを停止した後に再始動しようとしても始動できなくなってしまう。

それに対して、始動開始（始動スイッチ１９のオン）時からヒータ用抵抗２２が発熱し始め、発熱量が増大することによりサーミスタ２１の抵抗値が低下して、トランジスタＴＲ１のベース電流がサーミスタ２１を介して流れるようになると、トランジスタＴＲ１がオフになる。すると、電磁弁１３が閉弁するため、それ以上の燃料増量状態が回避されるため、そのようなサーミスタ２１の低抵抗化による電磁弁１３の閉弁に至るまでに始動できなかった場合には図３のフローにかかわらず、始動燃料の供給が行われなくなる。

始動スイッチ１９をオンし続けた場合にはヒータ用抵抗２２に電流が流れ続けるため、サーミスタ２１によるトランジスタＴＲ１のオフ状態が続くことになる。その場合にはエンジン１が始動できない状態が続くため、使用者は一端始動スイッチ１９をオフにする。それによりヒータ用抵抗２２が冷えてサーミスタ２１の抵抗が高い状態、すなわちトランジスタＴＲ１のベース電流となる制御電流がサーミスタ２１を介して流れ難くなる状態になるまでサーミスタ２１が復帰する。その後、再度始動スイッチ１９をオンすることにより、トランジスタＴｒ１にベース電流が流れてトランジスタＴＲ１がオンするため、始動燃料供給（燃料増量）による始動運転を行うことができる。

なお、サーミスタ２１にベース電流が流れるようになるまでの時間、すなわちトランジスタＴＲ１がオフするまでの時間設定（ヒータ用抵抗２２の特性による選択）を、点火プラグ１７のかぶり状態になる前になるように設定する。合わせて、サーミスタ２１が冷えて通常状態（サーミスタ２１にベース電流が流れなくなる状態）になるまでにある程度の時間を要するため、始動失敗時の再始動時に即座に電磁弁１３が開くという電磁弁１３の不必要な開弁状態が防止され、再始動時のオーバチョーク発生を防止することができる。

始動時の増量燃料供給が必要とされる時間は、外気温度が高い場合には比較的短くても良いのに対して低い場合には比較的長い時間を必要とされる。一方、上記したようにヒータ用抵抗２２の発熱量のサーミスタ２１に対する影響の大きさでトランジスタＴＲ１がオフするまでの時間が決まる。発熱量の増大は外気温度の影響を受けるため、トランジスタＴＲ１がオフするまでの時間が高温時には短く、低温時には長くなるため、外気温度が高い場合には早く閉弁し、低い場合には遅く閉弁するようになり、外気温度の違いにおける始動燃料要求時間の長短に対して好適に対応できる。

なお、上記図３のフローではステップＳＴ２におけるエンジン回転速度の判定とステップＳＴ３におけるエンジン温度の判定とを共に見た上で電磁弁１３の開弁制御をするようにしたが、いずれか一方のみであっても良い。それにより、制御を簡略化できるため、装置を低廉化し得る。

次に、図４及び図５を参照して本発明における第２の例を示す。なお、図４は図１に対応する図であり、図５は図２に対応する図であり、それぞれ上記例と同様の部分には同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。

この第２の例にあっては、電源となるバッテリ２３の正端子に、エンジン始動用のセルモータ２５を駆動するスタータスイッチ２６が接続されている。スタータスイッチ２６は、始動時にエンジン１がアイドリング状態になるまで任意に押し続けることができるスイッチとして設けられており、上記図示例における始動スイッチ１９に対応する。セルモータ２５はスタータスイッチ２６を介してバッテリ２３と接続されている。

図５に示されるように、スタータスイッチ２６の下流側（接地側）は電磁弁１３のコイルの一端に接続されている。なお、電磁弁の１３の他端に接続されているトランジスタＴＲ１、電磁弁１３のコイルの上記一端に接続されているヒータ用抵抗２２、及びサーミスタ２１の接続関係は上記図示例と同じである。

このようにして構成された気化器の始動装置にあっては、スタータスイッチ２６をオンすると、セルモータ２５によるクランキングが行われると共に、電磁弁１３にバッテリ電圧が印加される。これは、上記リレーＲＹと同じ作用となる。他の電磁弁制御要領については上記図示例と同様である。これにより、上記図示例におけるリレーＲＹ及びトランジスタＴＲ２の部品を削減できるため、回路が簡略化され、したがって装置を低廉化し得る。

本発明が適用された小型エンジンの始動装置の概略を示す系統図である。 エンジン制御回路の要部を示す図である。 始動要領を示すフロー図である。 第２の例を示す図１に対応する図である。 第２の例を示す図２に対応する図である。

符号の説明

１ エンジン
２ 気化器
４ａ 吸気道、４ｃ 燃料通路
９ 燃料ノズル
１２ 始動燃料供給通路
１３ 電磁弁
１４ エンジン制御回路、１４ａ ＣＰＵ
１６ エンジン温度センサ
２１ サーミスタ
２２ ヒータ用抵抗
２６ スタータスイッチ
ＴＲ１ トランジスタ

Claims (5)

1. 機関の低温始動時に燃料供給通路を介して供給される燃料よりも多くの燃料を吸気道に供給するべく当該燃料供給通路とは別個に始動燃料を供給するための始動燃料供給通路と、前記始動燃料供給通路を開閉する電磁弁と、機関の温度を検出する機関温度検出センサと、前記機関の温度が所定の設定値以下の場合には前記電磁弁を開弁し、前記設定値を超えた場合には前記電磁弁を閉弁する制御を行う制御回路とを有する気化器の自動始動装置において、
   前記電磁弁に直列に接続されかつ前記機関の始動操作によりオンする第１のスイッチング手段と、
   前記電磁弁及び前記第１のスイッチング手段に対して直列に接続された第２のスイッチング手段と、
   前記電磁弁及び前記第２のスイッチング手段と並列に接続されたヒータ用抵抗と、
   前記ヒータ用抵抗の近傍に配置されると共に前記ヒータ用抵抗が所定以上発熱した時に前記第２のスイッチング手段をオフさせるべく前記第２のスイッチング手段の制御線に流れる電流をバイパスするように当該制御線に接続されたサーミスタとを有することを特徴とする気化器の自動始動装置。
2. 機関の低温始動時に燃料供給通路を介して供給される燃料よりも多くの燃料を吸気道に供給するべく当該燃料供給通路とは別個に始動燃料を供給するための始動燃料供給通路と、前記始動燃料供給通路を開閉する電磁弁と、前記機関の回転速度を検出する回転センサと、前記機関の回転速度が所定の設定値以下の場合には前記電磁弁を開弁し、前記設定値を超えた場合には前記電磁弁を閉弁する制御を行う制御回路とを有する気化器の自動始動装置において、
   前記電磁弁に直列に接続されかつ前記機関の始動操作によりオンする第１のスイッチング手段と、
   前記電磁弁及び前記第１のスイッチング手段に対して直列に接続された第２のスイッチング手段と、
   前記電磁弁及び前記第２のスイッチング手段と並列に接続されたヒータ用抵抗と、
   前記ヒータ用抵抗の近傍に配置されると共に前記ヒータ用抵抗が所定以上発熱した時に前記第２のスイッチング手段をオフさせるべく前記第２のスイッチング手段の制御線に流れる電流をバイパスするように当該制御線に接続されたサーミスタとを有することを特徴とする気化器の自動始動装置。
3. 前記制御回路が、前記機関の点火制御も行う回路であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の気化器の自動始動装置。
4. 前記ヒータ用抵抗及びサーミスタが、前記制御回路と共にモジュール化されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の気化器の自動始動装置。
5. 前記機関がセルモータを有し、
   前記第１のスイッチング手段が、前記セルモータを駆動するスタータスイッチであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の気化器の自動始動装置。

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