JP2010053776A

JP2010053776A - 汎用エンジンにおける運転制御装置

Info

Publication number: JP2010053776A
Application number: JP2008219646A
Authority: JP
Inventors: Jinjin Matsuda; 迅人松田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-08-28
Filing date: 2008-08-28
Publication date: 2010-03-11

Abstract

【課題】吸気路形成体が有する吸気路の吸気流量を制御するスロットル弁がアクチュエータで開閉駆動され、シリンダヘッドもしくは吸気路形成体に燃料噴射弁が付設される汎用エンジンにおいて、始動性と、定常時の高精度な制御性とを実現する。
【解決手段】制御モード判定手段４１は、エンジン温度が所定のエンジン温度以下であって吸気温度が所定の吸気温度以下であるときに低温始動制御モードであると判定し、エンジン回転数が所定の回転数を超えるときには通常制御モードであると判定し、スロットル開度算出手段４２は、低温始動制御モードでは現在の吸気温度での吸気圧が所定値以下となるようにスロットル弁の開度を定めるとともに通常制御モードではエンジン回転数が目標値となるようにスロットル弁の開度を定め、スロットル開度算出手段４２で算出された開度に基づいてアクチュエータ３０がアクチュエータ制御手段４３で制御される。
【選択図】図３

Description

本発明は、吸気路を有してシリンダヘッドに接続される吸気路形成体と、前記吸気路の吸気流量を制御するようにして前記吸気路形成体に配設されるスロットル弁と、前記シリンダヘッドもしくは前記吸気路形成体に付設される燃料噴射弁と、前記スロットル弁を開閉駆動するアクチュエータとを備える汎用エンジンに関し、特に、汎用エンジンの始動時に好適に用いられる運転制御装置の改良に関する。

吸気路形成体である気化器を有する汎用エンジンにおいて、低温始動時にエンジン回転数が目標回転数の上下に変動を繰り返すように、スロットル弁を駆動するスロットルトルモータの作動を制御することによって、エンジンの始動性を高めるようにしたものが、特許文献１で既に知られている。
特開２００６−１１２３５７号公報

従来の汎用エンジンでは、上記特許文献１で開示されるように気化器を用いることが多かったが、近年、汎用エンジンでも気化器に代えて燃料噴射弁を採用したものが増えている。ところで、一般に定常回転で運転される汎用エンジンは、車両に搭載されるエンジン等に比べて高い精度の回転数制御が要求されるものであり、燃料噴射弁は定常時の制御性が優れているものの、上記特許文献１で開示されるように低温始動時にエンジン回転数を目標回転数の上下に変動させるようにして瞬間的に燃料噴射量を変化させることは難しい。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、燃料噴射弁を用いる汎用エンジンにおいて、その始動性と、定常時の高精度な制御性とを実現し得るようにした汎用エンジンにおける運転制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、シリンダヘッドに設けられた吸気ポートに通じる吸気路を有して前記シリンダヘッドに接続される吸気路形成体と、前記吸気路の吸気流量を制御するようにして前記吸気路形成体に配設されるスロットル弁と、前記シリンダヘッドもしくは前記吸気路形成体に付設される燃料噴射弁と、前記スロットル弁を開閉駆動するアクチュエータとを備える汎用エンジンにおいて、エンジン温度を検出するエンジン温度センサと、吸気温度を検出する吸気温度センサと、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサと、前記エンジン温度センサ、前記吸気温度センサおよび前記エンジン回転数センサの検出値に基づいて低温始動制御モードおよび通常制御モードのいずれであるかを判定する制御モード判定手段と、前記低温始動制御モードでは前記吸気温度センサの検出値で定まる現在の吸気温度での吸気圧が所定値以下となるように前記スロットル弁の開度を定めるとともに前記通常制御モードでは前記エンジン回転数センサで検出されるエンジン回転数が目標値となるように前記スロットル弁の開度を定めるスロットル開度算出手段と、該スロットル開度算出手段で算出された開度に基づいて前記アクチュエータを作動せしめるアクチュエータ制御手段とを含み、前記制御モード判定手段は、前記エンジン温度が所定のエンジン温度以下であって前記吸気温度が所定の吸気温度以下であるときに低温始動制御モードであると判定し、前記エンジン回転数が所定の回転数を超えるときには通常制御モードであると判定することを特徴とする。

本発明の上記構成によれば、エンジン温度、吸気温度およびエンジン回転数に基づいて制御モード判定手段が低温始動制御モードであると判定したときには、現在の吸気温度での吸気圧が所定値以下となるようにスロットル開度算出手段でスロットル弁の開度が定められ、スロットル弁を開閉駆動するアクチュエータの作動がスロットル開度算出手段で算出された開度に基づいてアクチュエータ制御手段で制御されるので、低温始動時にはスロットル弁によって吸気量が絞られるとともに吸気圧も低くなり、それに従って燃料供給量も低くなり、燃料噴射弁をその燃料噴射量が大きく変化するように制御することを不要とし、少量の燃料を燃料噴射弁から噴射させつつ始動に必要な濃混合気を供給して始動性を高めることができる。また燃料噴射量の急激な変動を不要とした小型かつ噴射量制御精度の高い燃料噴射弁を用いることができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。

図１〜図６は本発明の一実施例を示すものであり、図１は汎用エンジンの一部破断正面図、図２はスロットルボディの斜視図、図３は制御系の構成を示すブロック図、図４は制御モード判定手順を示すフローチャート、図５は低温始動制御モードでのスロットル開度の変化を示す図、図６はエンジン回転数の変化に応じたスロットル開度の変化を示す図である。

先ず図１において、この汎用エンジンは、クランクシャフト１１を回転自在に支承するクランクケース１２と、該クランクケース１２の上部に連設されて略Ｖ字状に配置される第１および第２バンクＢ１，Ｂ２とで、Ｖ型２気筒に構成される。クランクケース１２は、第１および第２バンクＢ１，Ｂ２に一体に形成される上部ケース半体１２ａと、エンジン据え付けフランジ１３が設けられる下部ケース半体１２ｂとから成る。

第１および第２バンクＢ１，Ｂ２は、それぞれ１つの気筒１４，１４を有するものであり、各気筒１４…には、前記クランクシャフト１１にコネクティングロッド１５，１５を介して連接されるピストン１６，１６が摺動自在に嵌合される。また第１および第２バンクＢ１，Ｂ２におけるシリンダヘッド１７，１７には、両シリンダヘッド１７…に設けられている吸気ポート（図示せず）に個別に連なるエルボ状の吸気管１８，１８の下流端が接続される。また各吸気管１８…の上流端には、吸気路１９…を有して第１および第２バンクＢ１，Ｂ２間に配置される吸気路形成体としてのスロットルボディ２０，２０が接続される。

スロットルボディ２０…には、それらの吸気路１９…の上流端に共通に連なる略Ｖ字状の吸気マニホールド２１が接続され、該吸気マニホールド２１は、第１および第２バンクＢ１，Ｂ２間に配置されるエアクリーナ２２に空気ダクト２３を介して接続される。

スロットルボディ２０…には、それぞれの吸気路１９…を開閉するバタフライ式のスロットル弁２４…の弁軸２５…が回動可能に支承されるとともに、該スロットル弁２４…よりも下流側の前記吸気路１９…に燃料を噴射する電磁式の燃料噴射弁２６…が取付けられる。

図２を併せて参照して、スロットルボディ２０の前記弁軸２５に直交する第１側壁２０ａにはモータハウジング２７が取付けられ、前記第１側壁２０ａに固定される電動モータ２８と、前記弁軸２５および前記電動モータ２８間に設けられる減速ギヤ列２９とから成るアクチュエータ３０が，第１側壁２０ａおよびモータハウジング２７間に収容され、弁軸２５すなわちスロットル弁２４は前記アクチュエータ３０によって回動駆動される。

またスロットルボディ２０の前記第１側壁２０ａとは反対側の第２側壁２０ｂには、図１で示すように、スロットル弁２４の開度を検出するスロットルセンサ３１と、スロットル弁２４よりも上流の吸気路１９内の温度を検出する吸気温度センサ３２と、スロットル弁２４よりも下流の吸気路１９内の圧力を検出する吸気圧センサ３３と、それらのセンサ３１，３２，３３を収容するセンサハウジング３４とが取付けられる。

スロットルボディ２０の前記第１および第２側壁２０ａ，２０ｂと直交する第３側壁２０ｃには、前記燃料噴射弁２６が噴射弁ホルダ３５を介して取付けられ、噴射弁ホルダ３５は第３側壁２０ｃに締結される。

またスロットルボディ２０の前記第３側壁２０ｃとは反対側の第４側壁２０ｄには、一対の支持壁３６…が相互間に間隔をあけて突設されており、それらの支持壁３６…に制御ユニット３８が取付けられる。

図３において、前記制御ユニット３８は、吸気温度センサ３２で検出される吸気温度、エンジン温度センサ３９で検出されるエンジン温度、ならびにエンジン回転数センサ４０で検出されるエンジン回転数に基づいて、前記アクチュエータ３０における電動モータ２８の作動を制御してスロットル弁２４の開度を定めるものであり、前記エンジン温度センサ３９、前記吸気温度センサ３２および前記エンジン回転数センサ４０の検出値に基づいて制御モードを判定する制御モード判定手段４１と、該制御モード判定手段４１の判定結果に応じて前記スロットル弁２４の開度を定めるスロットル開度算出手段４２と、該スロットル開度算出手段４２で算出された開度に基づいて前記アクチュエータ３０の電動モータ２８を作動せしめるアクチュエータ制御手段４３とを含む。

このような制御ユニット３８において制御モード判定手段４１は、図４で示す手順に従って制御モードを判定するものであり、ステップＳ１においてスロットル弁２４の全開もしくは全閉イニシャライズを行った後のステップＳ２で、前記エンジン温度センサ３９で検出されるエンジン温度が所定のエンジン温度たとえば８０°Ｃ以下の低温であるか否かを判断する。而してエンジン温度が低温であると判断したときにはステップＳ２からステップＳ３に進み、吸気温度センサ３２で検出される吸気温度が所定の吸気温度たとえば２０°Ｃ以下の低温であるか否かを判断し、吸気温度が低温であると判断したときには、ステップＳ４で低温始動制御モードであると判定する。

ステップＳ４で低温始動制御モードであると判断した後のステップＳ５では、エンジン回転数センサ４０で検出されるエンジン回転数が所定の回転数を超えるか否かを判定し、エンジン回転数が所定の回転数たとえば１０００ｒｐｍ以下であるときにはステップＳ２に戻り、エンジン回転数が所定の回転数を超えるときにはステップＳ５からステップＳ６に進んで通常制御モードへとシフトする。またステップＳ２でエンジン温度が所定のエンジン温度を超える高温であると判断したときや、ステップＳ３で気温度が所定の吸気温度を超える高温であると判断したときもステップＳ６に進んで通常制御モードとする。

すなわち前記制御モード判定手段４１は、前記エンジン温度センサ３９で検出されるエンジン温度が所定のエンジン温度以下であり、かつ前記吸気温度センサ３２で検出される吸気温度が所定の吸気温度以下であるときには低温始動制御モードであると判定し、前記エンジン回転数センサ４０で検出されるエンジン回転数が所定の回転数を超えるときには通常制御モードであると判定することになる。

スロットル開度算出手段４２は、前記制御モード判定手段４１が低温始動制御モードであると判定したときには、図５で示すように、最低吸気管圧力となるスロットル開度θ₀を超えて予め定められた曲線上のたとえばａ，ｂで示すように、吸気温度センサ３２の検出値で定まる現在の吸気温度での吸気圧が所定値以下となるように低温始動制御モードでのスロットル開度を定める。

またスロットル開度算出手段４２は、前記制御モード判定手段４１が通常制御モードであると判定したときには、前記エンジン回転数センサ４０で検出されるエンジン回転数が目標値となるように、図６で示すように、エンジン回転数に応じて前記スロットル弁２４の開度を定めるものであり、エンジン回転数がたとえば１０００ｒｐｍ以下の低温始動時には、図５の点ａ，ｂに対応したスロットル開度はエンジン回転数の変化に応じて直線Ｌａ，Ｌｂで示すように変化する。

なお燃料噴射弁２６…の燃料噴射量は、急激な増減を行わなくてもすむように、温度変化によらず、１つのマップまたはスケジュールに従って緩やかに変化させればよい。

次にこの実施例の作用について説明すると、図３において、アクチュエータ３０における電動モータ２８の作動を制御してスロットル弁２４の開度を定める制御ユニット３８は、吸気温度センサ３２で検出される吸気温度、エンジン温度センサ３９で検出されるエンジン温度、ならびにエンジン回転数センサ４０で検出されるエンジン回転数に基づいて、前記アクチュエータ３０における電動モータ２８の作動を制御してスロットル弁２４の開度を定めるものであり、前記エンジン温度センサ３９、前記吸気温度センサ３２および前記エンジン回転数センサ４０の検出値に基づいて制御モードを判定する制御モード判定手段４１と、該制御モード判定手段４１の判定結果に応じて前記スロットル弁２４の開度を定めるスロットル開度算出手段４２と、該スロットル開度算出手段４２で算出された開度に基づいて前記アクチュエータ３０の電動モータ２８を作動せしめるアクチュエータ制御手段４３とを含み、制御モード判定手段４１は、エンジン温度が所定のエンジン温度以下であり、かつ吸気温度が所定の吸気温度以下であるときには低温始動制御モードであると判定し、エンジン回転数が所定の回転数を超えるときには通常制御モードであると判定し、スロットル開度算出手段４２は、制御モード判定手段４１が低温始動制御モードであると判定したときには吸気温度センサ３２の検出値で定まる現在の吸気温度での吸気圧が所定値以下となるように低温始動制御モードでのスロットル開度を定め、制御モード判定手段４１が通常制御モードであると判定したときには、エンジン回転数センサ４０で検出されるエンジン回転数が目標値となるようにスロットル開度を定めるものである。

したがって低温始動時にはスロットル弁２４によって吸気量が絞られるとともに吸気圧も低くなり、それに従って燃料供給量も低くなり、燃料噴射弁２６をその燃料噴射量が大きく変化するように制御することを不要とし、少量の燃料を燃料噴射弁２６から噴射させつつ始動に必要な濃混合気を供給して始動性を高めることができる。また燃料噴射量の急激な変動を不要とした小型かつ噴射量制御精度の高い燃料噴射弁２６を用いることができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

汎用エンジンの一部破断正面図である。スロットルボディの斜視図である。制御系の構成を示すブロック図である。制御モード判定手順を示すフローチャートである。低温始動制御モードでのスロットル開度の変化を示す図である。エンジン回転数の変化に応じたスロットル開度の変化を示す図である。

符号の説明

１７・・・シリンダヘッド
１９・・・吸気路
２０・・・吸気路形成体であるスロットルボディ
２４・・・スロットル弁
２６・・・燃料噴射弁
３０・・・アクチュエータ
３２・・・吸気温度センサ
３９・・・エンジン温度センサ
４０・・・エンジン回転数センサ
４１・・・制御モード判定手段
４２・・・スロットル開度算出手段
４３・・・アクチュエータ制御手段

Claims

吸気路（１９）を有してシリンダヘッド（１７）に接続される吸気路形成体（２０）と、前記吸気路（１９）の吸気流量を制御するようにして前記吸気路形成体（２０）に配設されるスロットル弁（２４）と、前記シリンダヘッド（１７）もしくは前記吸気路形成体（２０）に付設される燃料噴射弁（２６）と、前記スロットル弁（２４）を開閉駆動するアクチュエータ（３０）とを備える汎用エンジンにおいて、エンジン温度を検出するエンジン温度センサ（３９）と、吸気温度を検出する吸気温度センサ（３２）と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ（４０）と、前記エンジン温度センサ（３９）、前記吸気温度センサ（３２）および前記エンジン回転数センサ（４０）の検出値に基づいて低温始動制御モードおよび通常制御モードのいずれであるかを判定する制御モード判定手段（４１）と、前記低温始動制御モードでは前記吸気温度センサ（３２）の検出値で定まる現在の吸気温度での吸気圧が所定値以下となるように前記スロットル弁（２４）の開度を定めるとともに前記通常制御モードでは前記エンジン回転数センサ（４０）で検出されるエンジン回転数が目標値となるように前記スロットル弁（２４）の開度を定めるスロットル開度算出手段（４２）と、該スロットル開度算出手段（４２）で算出された開度に基づいて前記アクチュエータ（３０）を作動せしめるアクチュエータ制御手段（４３）とを含み、前記制御モード判定手段（４１）は、前記エンジン温度が所定のエンジン温度以下であって前記吸気温度が所定の吸気温度以下であるときに低温始動制御モードであると判定し、前記エンジン回転数が所定の回転数を超えるときには通常制御モードであると判定することを特徴とする汎用エンジンにおける運転制御装置。