JP2006214328A - 火花点火式エンジン - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン始動の失敗を防止することができる火花点火式エンジンを提供する。
【解決手段】燃料ミキサの吸気上流側にチョーク弁を設けた火花点火式エンジンにおいて、チョーク弁を動弁アクチュエータに連動連結し、この動弁アクチュエータを制御手段に連携させ、この制御手段をエンジン温度検出手段に連携させ、エンジン始動前に、制御手段がエンジン温度に基づいて、チョーク弁５の全閉維持時間ＴＯと、第１開弁角度Ｋ１と、第１開弁角度Ｋ１よりも大きい第２開弁角度Ｋ２等を設定し、エンジン始動時には、上記設定に基づく制御手段の制御で、チョーク弁を制御する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、火花点火式エンジンに関し、詳しくは、エンジン始動の失敗を防止することができる火花点火式エンジンに関するものである。

従来の火花点火式エンジンとして、本発明と同様、燃料ミキサの吸気上流側にチョーク弁を設けたものがある。
この種の火花点火式エンジンでは、寒冷時に、手動またはバイメタルを用いたオートチョーク機構によりチョーク弁を操作することにより、エンジン始動の容易化を図ることができる利点がある。

しかし、上記従来の火花点火式エンジンでは、エンジン温度に基づいてチョーク弁の開度をきめ細かく制御することができないため、問題が生じている。

上記従来技術では、次の問題がある。
《問題》 エンジン始動に失敗することがある。
エンジン温度に基づいてチョーク弁の開度をきめ細かく制御することができないため、適正なチョーク弁の開度が得られず、エンジン始動に失敗することがある。

本発明は、上記問題点を解決することができる火花点火式エンジン、すなわち、エンジン始動の失敗を防止することができる火花点火式エンジンを提供することを課題とする。

請求項１に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
図１に例示するように、燃料ミキサ(２)の吸気上流側にチョーク弁(５)を設けた火花点火式エンジンにおいて、

チョーク弁(５)を動弁アクチュエータ(６)に連動連結し、この動弁アクチュエータ(６)を制御手段(７)に連携させ、この制御手段(７)をエンジン温度検出手段(１０)に連携させ、

図３に例示するように、エンジン始動前に、制御手段(７)がエンジン温度に基づいて、
チョーク弁(５)の全閉維持時間(Ｔ０)と、
第１開弁角度(Ｋ１)と、全閉(Ｋ０)から第１開弁角度(Ｋ１)まで移行する第１開弁移行時間(Ｔ０１)と、第１開弁角度(Ｋ１)を維持する第１開弁維持時間(Ｔ１)と、
第１開弁角度(Ｋ１)よりも大きい第２開弁角度(Ｋ２)と、第１開弁角度(Ｋ１)から第２開弁角度(Ｋ２)まで移行する第２開弁移行時間(Ｔ１２)と、第２開弁角度(Ｋ２)を維持する第２開弁維持時間(Ｔ２)とを設定し、

図４に例示するように、エンジン始動時には、上記設定に基づく制御手段(７)の制御で、チョーク弁(５)を全閉(Ｋ０)で全閉維持時間(Ｔ０)だけ維持し、第１開弁角度(Ｋ１)まで第１開弁移行時間(Ｔ０１)かけて開弁し、第１開弁角度(Ｋ１)を第１開弁維持時間(Ｔ１)だけ維持し、第２開弁角度(Ｋ２)まで第２開弁移行時間(Ｔ１２)かけて開弁し、第２開弁角度(Ｋ２)を第２開弁維持時間(Ｔ２)だけ維持する、ようにしたことを特徴とする火花点火式エンジン。

（請求項１に係る発明）
《効果》 エンジン始動の失敗を防止することができる。
エンジン温度に基づいてチョーク弁(５)の開度をきめ細かく制御することができ、適正なチョーク弁(５)の開度が得られ、エンジン始動の失敗を防止することができる。

（請求項２から請求項５に係る発明）
請求項２に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 エンジン始動の失敗をより確実に防止することができる。
エンジン温度が低いほど、制御手段(７)が全閉維持時間(Ｔ０)を長く設定し、或いは、第１開弁角度(Ｋ１)と第２開弁角度(Ｋ２)とを小さく設定し、或いは、第１開弁移行時間(Ｔ０１)と第２開弁移行時間(Ｔ１２)を長く設定し、或いは、第１開弁維持時間(Ｔ１)と第２開弁維持時間(Ｔ２)を長く設定するため、エンジン温度が低いほど、チョーク弁(５)の閉弁傾向が強まり、エンジン始動の失敗をより確実に防止することができる。

本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１から図６は本発明の実施形態に係る火花点火式エンジンを説明する図で、この実施形態では液体燃料(ガソリン)とガス燃料(天然ガス)とを選択して用いるデュアル燃料火花点火式エンジンについて説明する。

本発明の実施形態の概要は、次の通りである。
図１に示すように、このエンジンの燃料供給装置は、燃料ミキサ(２)を備えている。燃料ミキサ(２)は、ベンチュリ通路(１１)を備え、ベンチュリ通路(１１)の吸気下流側にスロットル弁(４)を設け、スロットル弁(４)は、メカニカルガバナ(１６)を介して調速レバー(１７)に連動連結している。メカニカルガバナ(１６)は、ガバナスプリング(１８)のスプリング力(１９)とガバナウェイト(２０)のガバナ力(２１)との不釣合い力でガバナレバー(２２)を揺動させ、スロットル弁(４)の開度を調節する。

液体燃料供給手段の構成は、次の通りである。
図１に示すように、燃料ミキサ(２)のベンチュリ通路(１１)に液体燃料ノズル(１２)とガス燃料ノズル(１３)とを臨ませている。液体燃料ノズル(１２)は、図２に示す燃料ミキサ(２)下部のフロート室(２３)と連通している。フロート室(２３)は図１に示す液体燃料ポンプ(２４)を介して液体燃料タンク(図外)と連通している。フロート室(２３)には、液体燃料ノズル弁(１４)を設け、これで液体燃料ノズル(１２)からの液体燃料供給を遮断できるようになっている。

ガス燃料供給手段の構成は、次の通りである。
図１に示すように、ガス燃料ノズル(１３)は、ベーパライザ(２６)を介してガス燃料供給源(１)に繋がっている。ベーパライザ(２６)は１次室(２６ａ)と２次室(２６ｂ)とを備え、これらで順に液化ガス燃料の気化を行う。ベーパライザ(２６)とガス燃料供給源(１)との間にガス燃料弁(２７)を設け、これでベーパライザ(２６)へのガス燃料供給を遮断できるようになっている。また、燃料ミキサ(２)にガス燃料ノズル弁(１５)を設け、これでガス燃料ノズル(１３)からのガス燃料供給を遮断できるようになっている。

燃料を選択するための手段は、次の通りである。
図１に示すように、液体燃料ポンプ(２４)と液体燃料ノズル弁(１４)とガス燃料弁(２７)とガス燃料ノズル弁(１５)とは、制御手段(７)を介して燃料選択手段(９)に連携させている。燃料選択手段(９)で液体燃料を選択した場合には、制御手段(７)の制御で、液体燃料ポンプ(２４)を作動させ、液体燃料ノズル弁(１４)を開弁し、ベンチュリ通路(１１)を通過する吸気の負圧で液体燃料ノズル(１２)から液体燃料をベンチュリ通路(１１)に供給する。この場合、制御手段(７)の制御で、ガス燃料弁(２７)とガス燃料ノズル弁(１５)とは閉弁させ、ベンチュリ通路(１１)にガス燃料が供給されないようにする。燃料選択手段(９)でガス燃料を選択した場合には、制御手段(７)の制御で、ガス燃料弁(２７)とガス燃料ノズル弁(１５)とを開弁し、ベンチュリ通路(１１)を通過する吸気の負圧で、ガス燃料ノズル(１３)からガス燃料をベンチュリ通路(１１)に供給する。この場合、制御手段(７)の制御で、液体燃料ポンプ(２４)を停止させ、液体燃料ノズル弁(１４)を閉弁し、ベンチュリ通路(１１)に液体燃料が供給されないようにする。

エンジン始動手段の構成は、次の通りである。
キースイッチ(２８)とスタータ(２９)とエンジン回転速度検出手段(８)を制御手段(７)に連携させている。キースイッチ(２８)をスタート位置に投入すると、スタータ(２９)が作動し、エンジンのクランキングが開始する。キースイッチ(２８)をスタート位置から外すとスタータ(２９)の作動が停止する。また、エンジン回転速度検出手段(８)が所定の始動完了回転速度を検出すると、制御手段(７)の制御で、スタータ(２９)の作動を停止する。

この実施形態では、ガス燃料運転のエンスト時に、ガス漏れを防止するため、次の構成を採用している。
すなわち、図１に示すように、ガス燃料供給源(１)と燃料ミキサ(２)との間に圧力ロック弁(３)を設け、この圧力ロック弁(３)を燃料ミキサ(２)のスロットル弁(４)の吸気下流に連通させ、エンスト発生時には、スロットル弁(４)下流の吸気負圧が小さくなることに基づいて、圧力ロック弁(３)が燃料ミキサ(２)への燃料供給を遮断するようにしている。この圧力ロック弁(３)は、ベーパライザ(２６)の１次室(２６ａ)と２次室(２６ｂ)との間に配置されている。

この実施形態では、ガス燃料始動時に圧力ロック弁でエンジン始動を失敗する不具合を解消するため、次の手段を採用している。
すなわち、図１に示すように、燃料ミキサ(２)の吸気上流側にチョーク弁(５)を設け、このチョーク弁(５)を動弁アクチュエータ(６)に連動連結し、この動弁アクチュエータ(６)を制御手段(７)に連携させ、この制御手段(７)をエンジン回転速度検出手段(８)に連携させ、ガス燃料によるエンジン始動時に、制御手段(７)の制御で、クランキング速度が遅いほど、チョーク弁(５)の開度を小さくすることにより、圧力ロック弁(３)による燃料供給の遮断を解除できるようにした。

この実施形態では、液体燃料によるエンジン始動の失敗を防止する手段として、次の手段を採用している。
すなわち、図１に示すように、制御手段(７)を燃料選択手段(９)とエンジン温度検出手段(１０)に連携させ、液体燃料を選択してエンジン始動を行う場合には、エンジン始動前に、制御手段(７)がエンジン温度に基づいて、図６に示すチョーク弁(５)の全閉維持時間(Ｔ０)と、第１開弁角度(Ｋ１)と、全閉(Ｋ０)から第１開弁角度(Ｋ１)まで移行する第１開弁移行時間(Ｔ０１)と、第１開弁角度(Ｋ１)を維持する第１開弁維持時間(Ｔ１)と、第１開弁角度(Ｋ１)よりも大きい第２開弁角度(Ｋ２)と、第１開弁角度(Ｋ１)から第２開弁角度(Ｋ２)まで移行する第２開弁移行時間(Ｔ１２)と、第２開弁角度(Ｋ２)を維持する第２開弁維持時間(Ｔ２)とを設定する。エンジン温度検出手段(１０)には冷却水の水温検出手段を用いたが、他にエンジンオイルの油温検出手段、冷却風の風温検出手段等を用いてもよい。

そして、図６に示すように、エンジン始動時には、上記設定に基づく制御手段(７)の制御で、チョーク弁(５)を全閉(Ｋ０)で全閉維持時間(Ｔ０)だけ維持し、第１開弁角度(Ｋ１)まで第１開弁移行時間(Ｔ０１)かけて開弁し、第１開弁角度(Ｋ１)を第１開弁維持時間(Ｔ１)だけ維持し、第２開弁角度(Ｋ２)まで第２開弁移行時間(Ｔ１２)かけて開弁し、第２開弁角度(Ｋ２)を第２開弁維持時間(Ｔ２)だけ維持する。そして、チョーク弁(５)を所定の全開移行時間(Ｔ２３)かけて全開(Ｋ３)する。

この実施形態では、寒冷時の液体燃料によるエンジン始動の失敗を防止するため、次の手段を採用している。
すなわち、エンジン温度が低いほど、制御手段(７)が全閉維持時間(Ｔ０)を長く設定し、かつ、第１開弁角度(Ｋ１)と第２開弁角度(Ｋ２)とを小さく設定し、かつ、第１開弁移行時間(Ｔ０１)と第２開弁移行時間(Ｔ１２)を長く設定し、かつ、第１開弁維持時間(Ｔ１)と第２開弁維持時間(Ｔ２)を長く設定する。

エンジン始動時の具体的な制御の手順は、次の通りである。
図３に示すように、ステップ(Ｓ１)でキースイッチ(２８)をスタート位置に投入すると、ステップ(Ｓ２)で燃料選択手段(９)は液体燃料側か否かを制御手段(７)が判断する。判断が肯定である場合には、ステップ(Ｓ３)で水温が所定温度未満か否かを制御手段(７)が判断する。判断が肯定である場合には、ステップ(Ｓ４)で、制御手段(７)が水温に応じて、チョーク弁(５)の全閉維持時間(Ｔ０)と、第１開弁角度(Ｋ１)と、全閉(Ｋ０)から第１開弁角度(Ｋ１)まで移行する第１開弁移行時間(Ｔ０１)と、第１開弁角度(Ｋ１)を維持する第１開弁維持時間(Ｔ１)と、第２開弁角度(Ｋ２)と、第１開弁角度(Ｋ１)から第２開弁角度(Ｋ２)まで移行する第２開弁移行時間(Ｔ１２)と、第２開弁角度(Ｋ２)を維持する第２開弁維持時間(Ｔ２)とを設定する。

次に、ステップ(Ｓ５)で、制御手段(７)の制御により、チョーク弁(５)を全開(Ｋ３)して、チョーク弁(５)の基準位置を検出した後にチョーク弁(５)を全閉(Ｋ０)し、ステップ(Ｓ６)で、制御手段(７)の制御により、スタータ(２９)を作動させ、ステップ(Ｓ７)で始動完了回転速度を検出したか否かを制御手段(７)が判断し、判断が肯定である場合には、ステップ(Ｓ８)で制御手段(７)の制御によりスタータ(２９)の作動を停止する。ステップ(Ｓ７)での判断が否定である場合には、判断が肯定されるまで、制御手段(７)の制御により、スタータ(２９)の作動を継続させる。

ステップ(Ｓ８)でスタータ(２９)の作動を停止した後は、ステップ(Ｓ９)で、制御手段(７)の制御により、チョーク弁(５)を全閉(Ｋ０)で全閉維持時間(Ｔ０)だけ維持し、ステップ(Ｓ１０)で、第１開弁角度(Ｋ１)まで第１開弁移行時間(Ｔ０１)かけて開弁し、第１開弁角度(Ｋ１)を第１開弁維持時間(Ｔ１)だけ維持し、ステップ(Ｓ１１)で、第２開弁角度(Ｋ２)まで第２開弁移行時間(Ｔ１２)かけて開弁し、第２開弁角度(Ｋ２)を第２開弁維持時間(Ｔ２)だけ維持し、ステップ(Ｓ１２)で、所定の全開移行時間(Ｔ２３)かけて全開(Ｋ３)し、全開(Ｋ３)を維持したまま、チョーク弁(５)の制御を終了する。

ステップ(Ｓ３)での判断が否定である場合、すなわち、水温が所定温度以上ある場合には、ステップ(Ｓ１３)で、制御手段(７)の制御により、チョーク弁(５)を全開(Ｋ３)し、ステップ(Ｓ１４)をスタータ(２９)を作動させ、ステップ(Ｓ１５)で始動完了回転速度を検出したか否かを制御手段(７)が判断し、判断が肯定である場合には、ステップ(Ｓ１６)で、制御手段(７)の制御により、スタータ(２９)の作動を停止し、チョーク弁(５)を全開に維持したまま、チョーク弁(５)の制御を終了する。ステップ(Ｓ１５)での判断が否定である場合には、判断が肯定されるまで、制御手段(７)の制御により、スタータ(２９)の作動を継続させる。

ステップ(Ｓ２)での判断が否定である場合、すなわち、燃料選択手段(９)がガス燃料側である場合には、図５に示すように、ステップ(Ｓ１７)で、制御手段(７)の制御により、チョーク弁(５)を全開(Ｋ３)した後に所定の初期開弁角度にする。次に、ステップ(Ｓ１８)で、制御手段(７)の制御によりスタータ(２９)を作動させ、ステップ(Ｓ１９)で、エンジン回転速度を検出し、ステップ(Ｓ２０)で、制御手段(７)の制御により、クランキング回転速度が速くなるほどチョーク弁(５)の開度を大きくする。次に、ステップ(Ｓ２１)で始動完了回転速度を検出したか否かを制御手段(７)が判断し、判断が肯定である場合には、ステップ(Ｓ２２)で、制御手段(７)の制御により、スタータ(２９)の作動を停止し、チョーク弁(５)を全開に維持したまま、チョーク弁(５)の制御を終了する。ステップ(Ｓ２１)での判断が否定である場合には、ステップ(Ｓ１９)に戻り、ステップ(Ｓ２１)での判断が肯定されるまで、制御手段(７)の制御により、スタータ(２９)の作動を継続させる。

本発明の実施形態に係る火花点火式エンジンの燃料供給装置の模式図である。 図１の装置で用いる燃料ミキサの正面図である。 図１の装置で用いる始動制御のフローチャートのうち、液体燃料始動時の前半のものである。 図１の装置で用いる始動制御のフローチャートのうち、液体燃料始動時の後半のものである。 図１の装置で用いる始動制御のフローチャートのうち、ガス燃料始動時のものである。 図１の装置で用いる始動制御のタイムチャートのうち、液体燃料始動時のものである。

符号の説明

(２) 燃料ミキサ
(５) チョーク弁
(６) 動弁アクチュエータ
(７) 制御手段
(９) 燃料選択手段
(１０) エンジン温度検出手段
(Ｋ０) 全閉
(Ｋ１) 第１開弁角度
(Ｋ２) 第２開弁角度
(Ｔ０) 全閉維持時間
(Ｔ０１) 第１開弁移行時間
(Ｔ１) 第１開弁維持時間
(Ｔ１２) 第２開弁移行時間
(Ｔ２) 第２開弁維持時間

Claims (5)

1. 燃料ミキサ(２)の吸気上流側にチョーク弁(５)を設けた火花点火式エンジンにおいて、
   チョーク弁(５)を動弁アクチュエータ(６)に連動連結し、この動弁アクチュエータ(６)を制御手段(７)に連携させ、この制御手段(７)をエンジン温度検出手段(１０)に連携させ、
   エンジン始動前に、制御手段(７)がエンジン温度に基づいて、
   チョーク弁(５)の全閉維持時間(Ｔ０)と、
   第１開弁角度(Ｋ１)と、全閉(Ｋ０)から第１開弁角度(Ｋ１)まで移行する第１開弁移行時間(Ｔ０１)と、第１開弁角度(Ｋ１)を維持する第１開弁維持時間(Ｔ１)と、
   第１開弁角度(Ｋ１)よりも大きい第２開弁角度(Ｋ２)と、第１開弁角度(Ｋ１)から第２開弁角度(Ｋ２)まで移行する第２開弁移行時間(Ｔ１２)と、第２開弁角度(Ｋ２)を維持する第２開弁維持時間(Ｔ２)とを設定し、
   エンジン始動時には、上記設定に基づく制御手段(７)の制御で、チョーク弁(５)を全閉(Ｋ０)で全閉維持時間(Ｔ０)だけ維持し、第１開弁角度(Ｋ１)まで第１開弁移行時間(Ｔ０１)かけて開弁し、第１開弁角度(Ｋ１)を第１開弁維持時間(Ｔ１)だけ維持し、第２開弁角度(Ｋ２)まで第２開弁移行時間(Ｔ１２)かけて開弁し、第２開弁角度(Ｋ２)を第２開弁維持時間(Ｔ２)だけ維持する、ようにしたことを特徴とする火花点火式エンジン。
2. 請求項１に記載した火花点火式エンジンにおいて、
   エンジン温度が低いほど、制御手段(７)が全閉維持時間(Ｔ０)を長く設定するようにした、ことを特徴とする火花点火式エンジン。
3. 請求項１または請求項２に記載した火花点火式エンジンにおいて、
   エンジン温度が低いほど、制御手段(７)が第１開弁角度(Ｋ１)と第２開弁角度(Ｋ２)とを小さく設定するようにした、ことを特徴とする火花点火式エンジン。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載した火花点火式エンジンにおいて、
   エンジン温度が低いほど、制御手段(７)が第１開弁移行時間(Ｔ０１)と第２開弁移行時間(Ｔ１２)を長く設定するようにした、ことを特徴とする火花点火式エンジン。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載した火花点火式エンジンにおいて、
   エンジン温度が低いほど、制御手段(７)が第１開弁維持時間(Ｔ１)と第２開弁維持時間(Ｔ２)を長く設定するようにした、ことを特徴とする火花点火式エンジン。
   

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