JP2007023838A - 汎用内燃機関のオートチョーク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】点火が実行されない状態でリコイルスタータが操作された際の燃料の噴射を抑制し、かぶりが生じないようにした汎用内燃機関のオートチョーク装置を提供する。
【解決手段】操作者によるコンビネーション・スイッチの操作によって点火が実行可能とされているか（コンビネーション・スイッチがオン・ポジションに操作されているか）否か判断する（Ｓ１８）と共に、その判断結果に基づいてチョーク用電動モータの動作を制御してチョークバルブの開度を調節する。具体的には、点火が実行可能とされていない（コンビネーション・スイッチがオフ・ポジションにある）と判断されるとき、チョークバルブの全開指示を出力し、チョークバルブが全開となるようにチョーク用電動モータの動作を制御する（Ｓ３０）。
【選択図】図４

Description

この発明は、汎用内燃機関のオートチョーク装置に関する。

発電機や農業機械など、様々な用途で駆動源として使用される汎用内燃機関において、近年、チョークバルブをアクチュエータで開閉させるオートチョーク装置を用いることで機関の始動性を向上させることが提案されている。オートチョーク装置として、例えば下記の特許文献１に記載される技術が知られている。
特開２００４−２３２５２９号公報

汎用内燃機関の始動には、リコイルスタータが広く使用されている。リコイルスタータによって機関を始動させる場合、操作者は先ず機関の点火系に接続されたスイッチを操作し、点火を実行可能としてからリコイルスタータを操作する。

ところで、汎用内燃機関の燃料供給はキャブレタによって行われるのが一般的である。そのため、チョークバルブが閉弁された状態でリコイルスタータが操作されると、前記スイッチの操作前（点火が実行されない状態）であっても多量の燃料が噴射され、点火プラグに燃料が付着して着火し難くなる、いわゆるかぶりが生じるおそれがあった。

従って、この発明の目的は上記した問題を解決し、点火が実行されない状態でリコイルスタータが操作された際の燃料の噴射を抑制し、かぶりが生じないようにした汎用内燃機関のオートチョーク装置を提供することにある。

上記の目的を解決するために、請求項１にあっては、汎用内燃機関の吸気路に配置されたチョークバルブと、前記チョークバルブを開閉させるアクチュエータと、前記アクチュエータの動作を制御して前記チョークバルブの開度を調節する制御手段とを備えた汎用内燃機関のオートチョーク装置において、操作者に操作されて前記内燃機関の点火を実行可能とするスイッチと、前記内燃機関を前記操作者の手動操作によって始動可能とするリコイルスタータと、および前記スイッチによって前記点火が実行可能とされている否か判断する判断手段とを備えると共に、前記制御手段は、前記判断手段の判断結果に基づき、前記アクチュエータの動作を制御して前記チョークバルブの開度を調節するように構成した。

また、請求項２に係る汎用内燃機関のオートチョーク装置にあっては、前記制御手段は、前記リコイルスタータの操作時に前記点火が実行可能とされていないと判断されるとき、前記チョークバルブが全開となるように前記アクチュエータの動作を制御するように構成した。

請求項１に係る汎用内燃機関のオートチョーク装置にあっては、操作者によるスイッチの操作によって機関の点火が実行可能とされているか否か判断すると共に、その判断結果に基づいてチョークバルブの開度を調節するように構成したので、点火が実行されない状態でリコイルスタータが操作された際の燃料の噴射を抑制でき、かぶりが生じるのを防止することができる。

また、請求項２に係る汎用内燃機関のオートチョーク装置にあっては、リコイルスタータの操作時に点火が実行可能とされていないと判断されるとき、チョークバルブが全開となるようにアクチュエータの動作を制御するように構成したので、点火が実行されない状態でリコイルスタータが操作された際の燃料の噴射を抑制でき、かぶりが生じるのを防止することができる。

以下、添付図面に即してこの発明に係る汎用内燃機関のオートチョーク装置を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、この発明の第１実施例に係る汎用内燃機関のオートチョーク装置の全体図である。

図１において、符号１０は汎用内燃機関（以下「エンジン」という）を示す。エンジン１０は空冷４サイクルの単気筒ＯＨＶ型エンジン（排気量は例えば４００ｃｃ）であり、発電機や農業機械など、様々な用途で駆動源として使用される。

エンジン１０のシリンダ（シリンダブロック）１２には、ピストン１４が往復動自在に収容される。シリンダ１２の上部にはシリンダヘッド１６が取り付けられ、シリンダヘッド１６にはピストン１４の頂部を臨む位置に形成された燃焼室１８と、燃焼室１８に連通される吸気ポート２０および排気ポート２２が設けられる。また、シリンダヘッド１６には、燃焼室１８と吸気ポート２０の間を開閉する吸気バルブ２４と、燃焼室１８と排気ポート２２の間を開閉する排気バルブ２６とが設けられると共に、エンジン１０の温度を示す出力を生じる温度センサ２８が設けられる。

シリンダ１２の下部にはクランクケース３０が取り付けられる。クランクケース３０にはクランクシャフト（出力軸）３２が回転自在に収容される。クランクシャフト３２は、コンロッド３４を介してピストン１４の下部に連結される。

クランクシャフト３２の一端には、発電機などの図示しない負荷が接続される一方、他端には、フライホイール３６と冷却ファン３８とリコイルスタータ４０とが取り付けられる。

フライホイール３６は筒型を呈し、その内方にはパワーコイル４２が配置される。パワーコイル４２は、フライホイール３６の内周面に取り付けられたマグネット４４と共に多極発電機を構成し、クランクシャフト３２の回転に同期した出力（交流電流）を生じる。

また、フライホイール３６の外方にはパルサコイル４６が配置される。パルサコイル４６は、その付近をフライホイール３６の外周面に取り付けられたマグネット４８が通過するごとにエンジン１０の点火時期を示す出力を生じる。また、図１で図示は省略するが、フライホイール３６の内方にはパワーコイル４２に加え、フューエルカット・ソレノイドバルブ用コイル（以下「ＦＳコイル」という）が配置される。ＦＳコイルも、クランクシャフト３２の回転に同期した出力（交流電流）を出力する。

クランクケース３０には、さらにカムシャフト５０が回転自在に収容される。カムシャフト５０は、クランクシャフト３２の軸線と平行に配置されると共に、ギヤ機構５２を介してクランクシャフト３２に連結される。カムシャフト５０は吸気側カム５４と排気側カム５６とを備え、図示しないプッシュロッドとロッカーアーム５８，６０を介して前記した吸気バルブ２４と排気バルブ２６を開閉駆動する。

また、吸気ポート２０には、キャブレタ６４が接続される。

図２は、キャブレタ６４の拡大図（断面図）である。

図２に示すように、キャブレタ６４は、吸気路６６と、モータケース６８と、キャブレタ・アシー７０とを一体的に備える。吸気路６６は、その下流側がインシュレータ７２を介して吸気ポート２０に接続されると共に、上流側がエアクリーナエルボ７４を介して図示しないエアクリーナに接続される。また、吸気路６６にはスロットルバルブ７６と、スロットルバルブ７６よりも上流側に配置されたチョークバルブ７８が設けられると共に、スロットルバルブ７６とチョークバルブ７８の間が縮径されてベンチュリ８０が形成される。

モータケース６８には、スロットルバルブ７６を開閉するスロットル用電動モータ８４と、チョークバルブ７８を開閉するチョーク用電動モータ８６とが収容される。スロットル用電動モータ８４とチョーク用電動モータ８６は、具体的にはステッピングモータであり、コイルが巻回されたステータとロータとを備える。スロットルバルブ７６の回転軸８８とチョークバルブ７８の回転軸９０は、それぞれ減速ギヤ機構９２，９４を介してスロットル用電動モータ８４とチョーク用電動モータ８６の出力軸に接続される。

図示は省略するが、キャブレタ・アシー７０は、燃料タンクに接続されるフロートチャンバーと、フロートチャンバーにメインジェットとメイン燃料通路を介して接続されるメインノズルと、メイン燃料通路から分岐したスロー燃料通路に接続されるアイドルポートおよびスローポートとを備える。メインノズルはベンチュリ８０を臨む位置に配置される一方、アイドルポートとスローポートはスロットルバルブ７６付近を臨む位置に配置される。

スロットルバルブ７６の開度が大きいときは、ベンチュリ８０を通過する吸入空気の負圧によってメインノズルから燃料が噴射され、混合気が生成される。一方、スロットルバルブ７６の開度が小さいときは、スロットルバルブ７６を通過する吸入空気の負圧によってアイドルポートあるいはスローポートから燃料が噴射される。また、チョークバルブ７８が閉弁されると、ピストン１４の下降によって生じる吸気路６６内の負圧が増大するため、燃料噴射量が増加して空燃比がリッチ化される。

尚、図で符号９６はフューエルカット・ソレノイドバルブを示す。フューエルカット・ソレノイドバルブ９６のバルブ部（図示せず）はフロートチャンバーとメインジェットの間に配置され、コイル（後述の図３に示す）に通電されたときに閉弁して燃料の通過を遮断する。

図１の説明に戻ると、上記の如く生成された混合気は吸気ポート２０と吸気バルブ２４を通って燃焼室１８に吸入される。燃焼室１８に吸入された混合気は、点火プラグ（後述の図３に示す）によって点火されて燃焼し、よって生じた燃焼ガスは排気バルブ２６と排気ポート２２と図示しない消音器などを介してエンジン１０の外部に排出される。

また、操作者によって操作自在な位置には、コンビネーション・スイッチ１００と回転数設定ボリューム１０２とが配置される。コンビネーション・スイッチ１００は、マイクロ・コンピュータからなる電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）１０４に接続される。また、回転数設定ボリューム１０２は、操作者の操作に応じて目標エンジン回転数を示す出力を生じる。温度センサ２８、パワーコイル４２、パルサコイル４６および回転数設定ボリューム１０２の出力は、ＥＣＵ１０４に入力される。ＥＣＵ１０４は、操作者によるコンビネーション・スイッチ１００の操作と各種入力に基づき、エンジン１０の動作（例えば、スロットル用電動モータ８４とチョーク用電動モータ８６の動作）を制御する。

図３は、ＥＣＵ１０４などの構成を表す説明図である。

図３に示すように、ＥＣＵ１０４は、整流回路１１０と、ＮＥ（エンジン回転数）検出回路１１２と、制御回路１１４とを備える。パワーコイル４２の出力は、導電線１１６を介してＥＣＵ１０４の整流回路１１０に入力され、全波整流されるなどして１２Ｖの直流電流に変換される。

また、パワーコイル４２の出力はＮＥ検出回路１１２にも入力され、半波整流されるなどしてパルス信号に変換される。ＮＥ検出回路１１２で生成されたパルス信号は、制御回路１１４に入力される。パワーコイル４２が発電する交流電流の周波数はクランクシャフト３２の回転数に比例することから、制御回路１１４は、パワーコイル４２の出力から生成されたパルス信号に基づいてエンジン回転数を検出することができる。

ＥＣＵ１０４は、さらに信号成形回路１１８と点火回路１２０とを備える。パルサコイル４６の出力は、導電線１２２を介して信号成形回路１１８に入力され、そこでクランクシャフト３２の回転に同期した点火信号が生成される。信号成形回路１１８で生成された点火信号は、点火回路１２０と制御回路１１４に入力される。

コンビネーション・スイッチ１００は、第１のスイッチ１００ａと第２のスイッチ１００ｂとを備える。第１のスイッチ１００ａは、ＦＳコイル１２４とフューエルカット・ソレノイドバルブ（具体的にはそのコイル）９６を接続する導電線１２６に配置され、導電線１２６を流れる電流を導通あるいは遮断させる。また、第２のスイッチ１００ｂは、導電線１２８に配置され、導電線１２８を流れる電流を導通あるいは遮断させる。

導電線１２８は、パワーコイル４２の出力から生成された１２Ｖの直流電流をＥＣＵ１０４から出力し、第２のスイッチ１００ｂを介してＥＣＵ１０４に再入力させる。ＥＣＵ１０４に再入力された電流は、制御回路１１４とＤＣ／ＤＣコンバータ１３０に入力される。尚、制御回路１１４には、図示しない回路を介し、パワーコイル４２の出力から生成された１２Ｖの直流電流が、５Ｖの直流電流に変換されて動作電流として供給される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０に入力された電流は、昇圧されてコンデンサ１３２に充電される。コンデンサ１３２は、イグニッション・コイル１３４の１次コイルに接続される。イグニッション・コイル１３４の２次コイルには、点火プラグ１３６が接続される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０とコンデンサ１３２の途中は、サイリスタ１３８を介して接地させられる。

前記した点火回路１２０は、信号成形回路１１８または制御回路１１４から入力された点火信号に従い、サイリスタ１３８のゲートに通電する。これにより、コンデンサ１３２が放電してイグニッション・コイル１３４の１次コイルに電流が流れ、２次コイルに高電圧が発生して点火プラグ１３６が火花を生じる。

また、制御回路１１４には、上記した温度センサ２８と回転数設定ボリューム１０２が接続される。制御回路１１４は、温度センサ２８、回転数設定ボリューム１０２およびＮＥ検出回路１１２の出力に基づき、モータドライバ１４０，１４２に制御信号を出力してスロットル用電動モータ８４とチョーク用電動モータ８６を動作させ、各バルブ７６，７８を開閉させて燃料噴射量（エンジン回転数）を調節する。また、制御回路１１４は、各種入力に基づいて点火時期の調節なども行う。

コンビネーション・スイッチ１００は、操作者によってオン・ポジションとオフ・ポジションに操作自在とされる。図３で、コンビネーション・スイッチ１００がオフ・ポジションに操作されたときのスイッチ１００ａ，１００ｂを実線で示し、オン・ポジションに操作されたときのそれらを想像線で示す。

コンビネーション・スイッチ１００がオン・ポジションに操作されると、第１のスイッチ１００ａがオフされ、フューエルカット・ソレノイドバルブ９６への動作電流の供給が遮断される。フューエルカット・ソレノイドバルブ９６はノーマルオープン型であり、動作電流の供給が遮断されているときはキャブレタ６４からの燃料噴射を可能とする。一方、第２のスイッチ１００ｂはオンされ、導電線１２８を流れる電流を導通させる。

コンビネーション・スイッチ１００がオン・ポジションにあるときにリコイルスタータ４０が操作されると、クランクシャフト３２の回転に伴ってパワーコイル４２とパルサコイル４６が出力を生じる。これにより、１２Ｖの直流電流と点火信号が生成され、ＥＣＵ１０４が起動させられると共に、エンジン１０が始動させられる。

一方、コンビネーション・スイッチ１００がオフ・ポジションに操作されると、点火系への電流の供給が遮断されて点火カットが行われ、エンジン１０が停止させられる。エンジン１０が停止することにより、１２Ｖの直流電流の生成も終了し、ＥＣＵ１０４が停止させられる。このように、コンビネーション・スイッチ１００がオン・ポジションに操作されることにより、エンジン１０の点火が実行可能とされる一方、オフ・ポジションに操作されることにより、点火が実行不可とされる。

また、コンビネーション・スイッチ１００がオフ・ポジションに操作されると、第１のスイッチ１００ａがオンしてＦＳコイル１２４とフューエルカット・ソレノイドバルブ９６の間が導通される。点火カットを行ってもクランクシャフト３２の回転は直ちには停止しないため、ＦＳコイル１２４の発電は継続される。そのため、コンビネーション・スイッチ１００がオフ・ポジションに操作された後、所定期間、フューエルカット・ソレノイドバルブ９６はＦＳコイル１２４から動作電流の供給を受けて閉弁する。これにより、点火カットと同時にフューエルカットが実行される。

ところで、コンビネーション・スイッチ１００がオフ・ポジションに操作されているときであっても、リコイルスタータ４０が操作されれば吸気路６６の内部に負圧が発生するため、チョークバルブ７８が閉弁されていればキャブレタ・アシー７０から多量の燃料が噴射される。しかしながら、コンビネーション・スイッチ１００がオフ・ポジションであれば点火は実行されないため、噴射された燃料が燃焼されずに点火プラグ１３６に付着して着火し難くなる、いわゆるかぶりが生じるおそれがある。尚、リコイルスタータ４０の操作では、クランクシャフト３２の回転が遅いため、フューエルカット・ソレノイドバルブ９６を閉弁させるだけの電流は発生しない。

そこで、この発明に係る汎用内燃機関のオートチョーク装置にあっては、操作者によるコンビネーション・スイッチ１００の操作によってエンジン１０の点火が実行可能とされているか否か判断すると共に、その判断結果に基づいてチョーク用電動モータ８６の動作を制御してチョークバルブ７８の開度を調節するようにした。

図４は、チョークバルブ７８の開度調節処理を表すフローチャートである。図示のプログラムは、ＥＣＵ１０４（具体的には制御回路１１４）で所定の周期（例えば１０ｍｓｅｃごと）で実行される。

以下図４フローチャートについて説明する。操作者によってリコイルスタータ４０が操作され、パワーコイル４２が発電を開始してＥＣＵ１０４が起動させられると、先ずＳ１０でイニシャル処理完了フラグのビット（初期値０）が１にセットされているか否か判断する。Ｓ１０で否定されるときはＳ１２でＥＣＵ１０４をリセットした後、Ｓ１４でチョークイニシャル処理（初期ステップ位置の記憶）を行い、Ｓ１６でイニシャル処理完了フラグのビットを１にセットする。Ｓ１６でイニシャル処理完了フラグのビットが１にセットされると、次回以降のプログラム実行時にＳ１０で肯定され、Ｓ１２からＳ１６の処理がスキップされる。

次いでＳ１８に進み、コンビネーション・スイッチ１００がオン・ポジションに操作されているか否か、換言すれば、点火が実行可能とされているか否か判断する。この処理は、導電線１２８を介して制御回路１１４に電流が入力されているか否か判断することによって行われる。

Ｓ１８で肯定されるとき、即ち、コンビネーション・スイッチ１００がオン・ポジションに操作されていて点火が実行可能な状態にあると判断されるときはＳ２０に進み、全閉到達フラグのビット（初期値０）が１にセットされているか否か判断する。Ｓ２０で否定されるときはＳ２２に進み、チョークバルブ７８の全閉指示（制御信号）をモータドライバ１４２に出力し、チョークバルブ７８が全閉となるようにチョーク用電動モータ８６の動作を制御する。次いでＳ２４に進み、チョークバルブ７８が全閉位置まで到達したか否か判断する。Ｓ２４の判断は、チョークバルブ７８の開度を検出する回転角センサ（図示せず）の出力に基づいて行われる。

Ｓ２４で肯定されるときはＳ２６に進み、全閉到達フラグのビットを１にセットする一方、Ｓ２４で否定されるときはＳ２６の処理をスキップする。Ｓ２６で全閉到達フラグのビットが１にセットされると、次回以降のプログラム実行時にＳ２０で肯定されてＳ２８に進み、オートチョーク制御を実行する。具体的には、温度センサ２８の出力に基づいてチョーク用電動モータ８６の動作を制御し、チョークバルブ７８の開度を調節する。

他方、Ｓ１８で否定されるとき、即ち、コンビネーション・スイッチ１００がオフ・ポジションに操作されていて点火が実行不可な状態にあると判断されるときはＳ３０に進み、チョークバルブ７８の全開指示（制御信号）をモータドライバ１４２に出力し、チョークバルブ７８が全開となるようにチョーク用電動モータ８６の動作を制御する。即ち、リコイルスタータ４０の操作時に点火が実行可能とされていないときは、チョークバルブ７８を全開とし、燃料の噴射を抑制する。

このように、この発明の第１実施例に係る汎用内燃機関のオートチョーク装置にあっては、操作者によるコンビネーション・スイッチ１００の操作によってエンジン１０の点火が実行可能とされているか（コンビネーション・スイッチ１００がオン・ポジションに操作されているか）否か判断すると共に、その判断結果に基づいてチョーク用電動モータ８６の動作を制御してチョークバルブ７８の開度を調節する、具体的には、点火が実行可能とされていない（コンビネーション・スイッチ１００がオフ・ポジションにある）と判断されるとき、チョークバルブ７８が全開となるようにチョーク用電動モータ８６の動作を制御するように構成したので、点火が実行されない状態でリコイルスタータ４０が操作された際の燃料の噴射を抑制でき、かぶりが生じるのを防止することができる。

また、点火が実行可能とされている（コンビネーション・スイッチ１００がオン・ポジションにある）と判断されるときはチョークバルブ７８が全閉となるようにチョーク用電動モータ８６の動作を制御するように構成したので、エンジン１０の始動性を向上させることができる。

以上の如く、この発明の第１実施例にあっては、汎用内燃機関（エンジン１０）の吸気路（６６）に配置されたチョークバルブ（７８）と、前記チョークバルブを開閉させるアクチュエータ（チョーク用電動モータ８６）と、前記アクチュエータの動作を制御して前記チョークバルブの開度を調節する制御手段（ＥＣＵ１０４）とを備えた汎用内燃機関のオートチョーク装置において、操作者に操作されて前記内燃機関の点火を実行可能とするスイッチ（コンビネーション・スイッチ１００）と、前記内燃機関を前記操作者の手動操作によって始動可能とするリコイルスタータ（４０）と、および前記スイッチによって前記点火が実行可能とされている否か判断する判断手段（ＥＣＵ１０４、図４フローチャートのＳ１８）とを備えると共に、前記制御手段は、前記判断手段の判断結果に基づき、前記アクチュエータの動作を制御して前記チョークバルブの開度を調節する（図４フローチャートのＳ２２，Ｓ３０）ように構成した。

また、前記制御手段は、前記リコイルスタータの操作時に前記点火が実行可能とされていないと判断されるとき、前記チョークバルブが全開となるように前記アクチュエータの動作を制御する（図４フローチャートのＳ３０）ように構成した。

尚、上記において、チョークバルブ７８を開閉させるアクチュエータを電動モータ（具体的にはステッピングモータ）としたが、他のアクチュエータや他方式の電動モータを使用してもよい。また、コンビネーション・スイッチ１００のポジションに基づいてチョークバルブ７８の開度を調節するようにしたが、それと同時にスロットルバルブ７６の開度を調節するようにしてもよい。

また、コンビネーション・スイッチ１００の配置位置や構成も上記した実施例のものに限られない。例えば、電源系と点火系の間をスイッチを介して接地させ、かかるスイッチをオフすることで点火を実行可能としてもよい。

図１は、この発明の第１実施例に係る汎用内燃機関のオートチョーク装置の全体図である。 図１に示すキャブレタの拡大図（断面図）である。 図１に示す電子制御ユニットなどの構成を表す説明図である。 図１に示す電子制御ユニットで実行されるチョークバルブの開度調節処理を表すフローチャートである。

符号の説明

１０：汎用内燃機関（エンジン）、４０：リコイルスタータ、６６：吸気路、７８：チョークバルブ、８６：チョーク用電動モータ、１００：コンビネーション・スイッチ（スイッチ）、１０４：ＥＣＵ（制御手段、判断手段）

Claims (2)

1. 汎用内燃機関の吸気路に配置されたチョークバルブと、前記チョークバルブを開閉させるアクチュエータと、前記アクチュエータの動作を制御して前記チョークバルブの開度を調節する制御手段とを備えた汎用内燃機関のオートチョーク装置において、
   ａ．操作者に操作されて前記内燃機関の点火を実行可能とするスイッチと、
   ｂ．前記内燃機関を前記操作者の手動操作によって始動可能とするリコイルスタータと、
   および
   ｃ．前記スイッチによって前記点火が実行可能とされているか否か判断する判断手段と、
   を備えると共に、前記制御手段は、前記判断手段の判断結果に基づき、前記アクチュエータの動作を制御して前記チョークバルブの開度を調節することを特徴とする汎用内燃機関のオートチョーク装置。
2. 前記制御手段は、前記リコイルスタータの操作時に前記点火が実行可能とされていないと判断されるとき、前記チョークバルブが全開となるように前記アクチュエータの動作を制御することを特徴とする請求項１記載の汎用内燃機関のオートチョーク装置。
   

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