JP2022097866A - オートチョーク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの始動の失敗リスクを低減可能なオートチョーク装置を提供する。【解決手段】オートチョーク装置は、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ためのオートチョーク装置であって、第１温度センサが計測するエンジン温度と、第２温度センサが計測する外気温度とを取得するように構成された取得部と、エンジン温度及び外気温度に基づいて、チョークバルブの開度を制御するように構成された開度制御部と、を備える。【選択図】 図２

Description

本開示は、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ためのオートチョーク装置に関する。

エンジンの始動に失敗するリスクを低減するため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が提案されている。例えば、特許文献１には、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、チョークバルブの開度を決定するオートチョーク装置が開示されている。エンジン温度には、潤滑油温度、シリンダヘッド温度、冷却水温度等が使用されている。

特開２００５－２５６７５７号公報

特許文献１のようにエンジン温度のみに基づいてチョークバルブの開度を制御する構成では、エンジン温度が低い場合には外気温度が高くてもチョークバルブの開度を通常よりも閉鎖気味にするチョーク動作が作動する。本願発明者らの知見によれば、このような作動は空燃比を始動に適した適正値よりも低下させる虞がある。その結果、点火プラグのかぶりが発生してエンジンの始動に失敗する虞がある。また、エンジン運転履歴があるためにエンジン温度が既に高くなっている場合、適切なチョークバルブの開度に設定できないことにより、エンジンの始動に失敗する虞がある。

上述の事情に鑑みて、本開示は、エンジンの始動の失敗リスクを低減可能なオートチョーク装置を提供することを目的とする。

本開示に係るオートチョーク装置は、
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ためのオートチョーク装置であって、
第１温度センサが計測するエンジン温度と、第２温度センサが計測する外気温度とを取得するように構成された取得部と、
前記外気温度または前記外気温度と前記エンジン温度との比較結果に基づいて、前記チョークバルブの開度を制御するように構成された開度制御部と、
を備える。

本開示によれば、エンジンの始動の失敗リスクを低減可能なオートチョーク装置を提供することができる。

一実施形態に係るオートチョーク装置を備えるエンジンの全体構成を例示する概略図である。 一実施形態に係るオートチョーク装置の構成を概略的に示すブロック図である。 一実施形態に係るオートチョーク装置が使用する関係情報を説明するための図である。 一実施形態に係るオートチョーク装置が実行する処理の一例を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

（エンジンの全体構成）
図１は、一実施形態に係るオートチョーク装置１００を備えるエンジン１の全体構成を例示する概略図である。エンジン１は、小型農機具、草刈り機、田植え機、耕運機等の作業機械のエンジンであってもよいし、車両のエンジンであってもよい。

図１に示すように、エンジン１のシリンダヘッドには、エンジン１に点火するための点火プラグ３と、吸気量及び排気量を調整するための吸気弁４及び排気弁５とが設けられる。エンジン１は、エンジン温度を計測するための第１温度センサ２と、外気温度を計測するための第２温度センサ１０とを備える。例えば、第１温度センサ２は、点火コイル１３の温度をエンジン温度として計測するように設けられる。なお、エンジン温度は、エンジン１の代表温度であれば良く、潤滑油温度、シリンダヘッド温度、点火プラグ３の温度等であってもよい。

吸気弁４が設けられた吸気管６には、気化器（キャブレター）７が接続される。気化器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。気化器７には空気と燃料（不図示）が供給される。エンジン１の吸気通路に設けられたチョークバルブ９は、ステッピングモータ１１によって開閉駆動される。

図１に示すように、エンジン１は、エンジン１で駆動されることによって交流を発生するように構成された発電機１２に連結されていてもよい。エンジン１のクランク軸には手動始動のためのリコイルスタータ（図示せず）を連結されてもよい。

オートチョーク装置１００は、エンジン１の吸気通路に設けられたチョークバルブ９の開度を制御するための装置である。オートチョーク装置１００は、ステッピングモータ１１を駆動して、チョークバルブ９の開度を制御して、エンジン１への空気の流入量を調整する。例えば、オートチョーク装置１００は、エンジン温度と外気温度の計測値に基づいてチョークバルブ９の開度を制御して、適度な空燃比が得られるように空気の流入量を調整する。

（オートチョーク装置の構成）
以下、オートチョーク装置１００の構成について説明する。オートチョーク装置１００は、例えば、プロセッサを含む中央処理装置（ＣＰＵ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、及びＩ／Ｏインターフェイス等を備え、マイクロコンピュータとして構成される。

図２は、一実施形態に係るオートチョーク装置１００の構成を概略的に示すブロック図である。図２に示すように、オートチョーク装置１００は、温度計測値を取得するように構成された取得部１１０と、チョークバルブ９の開度を制御するように構成された開度制御部１２０と、複数の関係情報を記憶するための記憶部１３０と、を備える。

取得部１１０は、第１温度センサ２が計測するエンジン温度と、第２温度センサ１０が計測する外気温度とを取得する。開度制御部１２０は、エンジン１の始動時において、取得部１１０が取得したエンジン温度及び外気温度に基づいて、チョークバルブ９の開度を制御する。開度制御部１２０は、例えば、ステッピングモータ１１への入力パルス数を制御することによってチョークバルブ９の開度を制御する。

記憶部１３０が記憶する関係情報は、エンジン温度とチョークバルブ９の開度との関係性を示す情報である。関係情報は、マップであってもよいし、テーブルであってもよいし、関数であってもよい。

記憶部１３０は、オートチョーク装置１００が備えるＲＯＭ、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリや、ＲＡＭなどの揮発性メモリであっても良いし、オートチョーク装置１００に接続された外部記憶装置であっても良い。また、記憶部１３０は、後述する制御処理を実行するためのプログラムを記憶していてもよい。

図３は、一実施形態に係るオートチョーク装置１００が使用する関係情報を説明するための図である。幾つかの実施形態では、関係情報は、例えば図３に示すように、エンジン温度とチョークバルブ９の開度との関係性を示す情報である。幾つかの実施形態では、関係情報のエンジン温度は点火コイル１３の温度である。

例えば、図３に示す例では、記憶部１３０には、第１関係情報と第２関係情報を含む２種類の関係情報が記憶される。破線３１は、第１関係情報を示し、実線３２は、第２関係情報を示している。第２関係情報は、第１関係情報に比べてエンジン温度が同じ温度である場合におけるチョークバルブ９の開度が大きい関係情報である。また、図３に示すように、第１関係情報では、チョークバルブ９の最低開度が全閉状態の開度（例えば全閉又は１０％以内の全閉に近い開度）であるのに対し、第２関係情報では、チョークバルブ９の最低開度が全閉状態の開度ではない。

図３に示すように、第１関係情報及び第２関係情報は、エンジン温度が低い場合には開度が小さく、エンジン温度が高い場合には開度が大きくなり、全開に近づく関係性を示している。第１関係情報及び第２関係情報における最高開度は、全開状態の開度であってもよい。全開状態は、例えば、開度９０％～１００％の範囲内の開度であり、開度が全開又は全開近傍である状態を意味する。全開状態における開度は、最高開度又はチョーク動作無しの開度と解釈されてもよい。

図３に示すように、第１関係情報及び／又は第２関係情報は、エンジン温度の変化に対してチョークバルブ９の開度が最低開度で一定である第１温度領域３１Ａ、３２Ａと、エンジン温度の変化に対してチョークバルブ９の開度が最高開度で一定である第２温度領域３１Ｂ、３２Ｂと、エンジン温度に応じてチョークバルブ９の開度が変化する第３温度領域３１Ｃ、３２Ｃと、を含んでいてもよい。

なお、図３には、２種類の関係情報のみが示されている。しかし、３種類以上の関係情報が使用されてもよい。３種類以上の関係情報を使用する構成では、例えば、外気温度、エンジン温度、回転数等の状態量等に応じて、関係情報が使い分けられてもよい。

開度制御部１２０は、取得部１１０が取得した外気温度及びエンジン温度との比較結果に基づいて複数の関係情報のうち一つの関係情報を選択し、選択した関係情報に基づいてチョークバルブ９の開度を制御してもよい。例えば、開度制御部１２０は、比較結果においてエンジン温度が外気温度に対して第２基準値以上だけ高い温度ではない場合には、第１関係情報を使用してチョークバルブ９の開度を制御してもよい。第２基準値は、０．５℃以上５℃以下の範囲内の値に設定されることが好ましく、例えば、５℃である。

開度制御部１２０は、比較結果においてエンジン温度が外気温度に対して第２基準値以上だけ高い温度であって、且つ、エンジン温度が第３基準値よりも高い温度である場合には、第２関係情報を使用してチョークバルブ９の開度を制御してもよい。第３基準値は、４０℃以上８０℃以下の範囲内の値に設定されることが好ましく、例えば、６０℃である。

オートチョーク装置１００が使用する関係情報は、一つの関数であってもよく、オートチョーク装置１００は、その関数に含まれる係数を適宜変更してもよい。オートチョーク装置１００は、このような係数の変更により、複数の関係情報を使用する構成と実質的に同一の機能を実現してもよい。

幾つかの実施形態では、開度制御部１２０は、取得部１１０が取得した外気温度が第１基準値以上である場合、チョークバルブ９の開度を全開状態に制御するように構成される。開度制御部１２０は、取得部１１０が取得した外気温度が第１基準値以上である場合には、エンジン温度と外気温度の比較結果に依らず、チョーク動作を実行せず、チョークバルブ９の開度を通常の開度（例えば、全開又は最高開度）に制御してもよい。第１基準値は、例えば気温の中でも高い温度（例えば３０℃）に設定される。

（処理の流れ）
以下、オートチョーク装置１００が実行する処理の流れについて説明する。図４は、一実施形態に係るオートチョーク装置１００が実行する処理の一例を示すフローチャートである。

この処理は、エンジン１の始動時に実行される。エンジン１の始動制御開始時には、チョークバルブ９は、運転状態の開度すなわち全開状態となるように制御され、その開度から以降の処理において温度計測値に応じた開度に制御される。なお、この例では、第１関係情報と第２関係情報の２種類の関係情報を用いた制御について説明するが、オートチョーク装置１００が実行する処理は、このような制御に限られない。また、エンジン１の始動は、リコイルスタータ（不図示）による始動であってもよい。

図４に示すように、オートチョーク装置１００の取得部１１０は、第１温度センサ２と第２温度センサ１０からエンジン温度Ｔｅと外気温度Ｔｏの計測値を取得する（ステップＳ１）。オートチョーク装置１００は、取得した外気温度Ｔｏが第１基準値以上であるか否かを判別する（ステップＳ２）。

外気温度Ｔｏが第１基準値以上であると判別した場合（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、オートチョーク装置１００の開度制御部１２０は、チョークバルブ９を全開状態に開度制御する（ステップＳ３）。一方、外気温度Ｔｏが第１基準値以上ではないと判別した場合（ステップＳ２；Ｎｏ）、オートチョーク装置１００は、取得したエンジン温度Ｔｅが外気温度Ｔｏに対して第２基準値以上だけ高い温度（すなわちＴｅ≧Ｔｏ＋第２基準値）であるか否かを判別する（ステップＳ４）。

エンジン温度Ｔｅが外気温度Ｔｏに対して第２基準値以上だけ高い温度ではないと判別した場合（ステップＳ４；Ｎｏ）、オートチョーク装置１００の開度制御部１２０は、第１関係情報に基づいてチョークバルブ９を開度制御する（ステップＳ７）。一方、エンジン温度Ｔｅが外気温度Ｔｏに対して第２基準値以上だけ高い温度であると判別した場合（ステップＳ４；Ｙｅｓ）、オートチョーク装置１００は、取得したエンジン温度Ｔｅが第３基準値以上であるか否かを判別する（ステップＳ５）。

エンジン温度Ｔｅが第３基準値以上ではないと判別した場合（ステップＳ５；Ｎｏ）、オートチョーク装置１００の開度制御部１２０は、第１関係情報に基づいてチョークバルブ９を開度制御する（ステップＳ７）。一方、エンジン温度Ｔｅが第３基準値以上であると判別した場合（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、オートチョーク装置１００は、第２関係情報に基づいてチョークバルブ９を開度制御する（ステップＳ６）。なお、ステップＳ３、６、７において、始動が成功した後は、開度制御部１２０は、チョークバルブ９の開度を大きくして通常のエンジン１の運転状態の開度に制御する。

本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、複数の実施形態を適宜組み合わせた形態も含む。

（まとめ）
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

（１）本開示に係るオートチョーク装置（１００）は、
エンジン（１）の吸気通路に設けられたチョークバルブ（９）の開度を制御するためのオートチョーク装置（１００）であって、
第１温度センサ（２）が計測するエンジン温度と、第２温度センサ（１０）が計測する外気温度とを取得するように構成された取得部（１１０）と、
前記外気温度または前記外気温度と前記エンジン温度との比較結果に基づいて、前記チョークバルブ（９）の開度を制御するように構成された開度制御部（１２０）と、
を備える。

上記構成では、エンジン温度だけでなく外気温度もチョークバルブ（９）の開度の制御に使用している。そのため、エンジン温度が低くても外気温度が高ければチョーク動作を作動させないようにチョークバルブ（９）の開度を制御することが可能となる。また、外気温度とエンジン温度の比較により、エンジン運転履歴の有無も踏まえてチョークバルブ（９）の開度を設定することが可能となる。このようなチョークバルブ（９）の開度制御により、エンジン（１）の始動の失敗リスクを低減することができる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の構成において、
前記外気温度が第１基準値以上である場合、前記開度制御部（１２０）は前記開度を全開状態に制御するように構成される。

例えば、特許文献１のようにエンジン温度のみに着目してチョークバルブ（９）の開度を制御する構成であればチョークバルブ（９）の開度を閉鎖気味に制御するような低いエンジン温度であっても、上記構成では、外気温度が第１基準値以上である場合には、チョークバルブ（９）の開度を全開状態に制御する。そのため、点火プラグ（３）のかぶりの発生を抑制することができ、エンジン（１）の始動に失敗する虞を低減することができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載の構成において、
前記エンジン温度と前記開度との関係性を示す複数の関係情報を記憶するための記憶部（１３０）をさらに備え、
前記開度制御部（１２０）は、前記エンジン温度と前記外気温度との比較結果に基づいて前記複数の関係情報から一つの前記関係情報を選択し、選択した前記関係情報に基づいて前記開度を制御する。

上記構成によれば、エンジン温度と外気温度との比較結果に応じた関係情報を使用してチョークバルブ（９）の開度を制御するため、始動に適した空燃比となるようにチョークバルブ（９）の開度を制御して始動することが可能となる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（３）に記載の構成において、
前記複数の関係情報は、第１関係情報と、前記第１関係情報に比べて前記エンジン温度が同じ温度である場合における前記開度が大きい関係情報である第２関係情報と、を含む。

上記構成によれば、エンジン温度と外気温度との比較結果に応じて第１関係情報と第２関係情報とを使い分けてチョークバルブ（９）の開度を制御する。そのため、チョークバルブ（９）の開度を容易に適正値に制御することが可能となる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（３）又は（４）に記載の構成において、
前記複数の関係情報は、前記チョークバルブ（９）の最低開度が全閉状態の開度である第１関係情報と、前記チョークバルブ（９）の最低開度が前記全閉状態の開度ではない第２関係情報と、を含む。

上記構成によれば、通常のチョーク動作で空燃比が適切な場合には、第１関係情報を使用し、通常のチョーク動作では空燃比が適切でない場合には、第２関係情報を使用することができる。これにより、不必要なチョーク動作を抑えることが可能となり、例えば点火プラグ（３）のかぶり発生を抑制することができる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（４）又は（５）に記載の構成において、
前記開度制御部（１２０）は、前記エンジン温度が前記外気温度に対して第２基準値以上だけ高い温度ではない場合には、前記第１関係情報を使用して前記開度を制御する。

上記構成では、エンジン（１）の運転履歴によってエンジン温度が外気温度に対して第２基準値以上だけ高くなっていない場合は、第１関係情報を使用してチョークバルブ（９）の開度が比較的小さくなるように制御される。そのため、エンジン（１）の運転履歴によってエンジン温度が高くなっていない場合においても適切なチョークバルブ（９）の開度に制御することが可能となる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（４）乃至（６）の何れか一つに記載の構成において、
前記開度制御部（１２０）は、前記エンジン温度が前記外気温度に対して第２基準値以上だけ高い温度であって、且つ、前記エンジン温度が第３基準値よりも高い温度である場合には、前記第２関係情報を使用して前記開度を制御する。

上記構成では、エンジン（１）の運転履歴によってエンジン温度が外気温度に対して第２基準値以上だけ高く、且つ、エンジン温度が第３基準値よりも高い温度である場合には、第２関係情報を使用してチョークバルブ（９）の開度が比較的大きくなるように制御される。そのため、温度状態にエンジン（１）の運転履歴の影響がある場合においても適切なチョークバルブ（９）の開度に制御することが可能となる。

（８）幾つかの実施形態では、上記（４）乃至（７）の何れか一つに記載の構成において、
前記第１関係情報及び／又は前記第２関係情報は、
前記エンジン温度の変化に対して前記開度が最低開度で一定である第１温度領域と、
前記エンジン温度の変化に対して前記開度が最高開度で一定である第２温度領域と、
前記エンジン温度に応じて前記開度が変化する第３温度領域と、
を含む。

上記構成によれば、エンジン温度に適したチョークバルブ（９）の開度に制御することが可能となる。

（９）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（８）の何れか一つに記載の構成において、
前記エンジン温度は、前記エンジン（１）に点火するための点火コイル（１３）の温度である。

上記構成によれば、チョークバルブ（９）の開度を高精度に制御することが可能となる。また、点火コイル（１３）の温度に基づく他の制御と組み合わせることも可能となる。

１ エンジン
２ 第１温度センサ
３ 点火プラグ
４ 吸気弁
５ 排気弁
６ 吸気管
７ 気化器
８ スロットルバルブ
９ チョークバルブ
１０ 第２温度センサ
１１ ステッピングモータ
１２ 発電機
１３ 点火コイル
３１ 破線
３２ 実線
１００ オートチョーク装置
１１０ 取得部
１２０ 開度制御部
１３０ 記憶部

Claims (9)

1. 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ためのオートチョーク装置であって、
   第１温度センサが計測するエンジン温度と、第２温度センサが計測する外気温度とを取得するように構成された取得部と、
   前記外気温度または前記外気温度と前記エンジン温度との比較結果に基づいて、前記チョークバルブの開度を制御するように構成された開度制御部と、
   を備えるオートチョーク装置。
2. 前記外気温度が第１基準値以上である場合、前記開度制御部は前記開度を全開状態に制御するように構成された
   請求項１に記載のオートチョーク装置。
3. 前記エンジン温度と前記開度との関係性を示す複数の関係情報を記憶するための記憶部をさらに備え、
   前記開度制御部は、前記エンジン温度と前記外気温度との比較結果に基づいて前記複数の関係情報から一つの前記関係情報を選択し、選択した前記関係情報に基づいて前記開度を制御する
   請求項１又は２に記載のオートチョーク装置。
4. 前記複数の関係情報は、第１関係情報と、前記第１関係情報に比べて前記エンジン温度が同じ温度である場合における前記開度が大きい関係情報である第２関係情報と、を含む
   請求項３に記載のオートチョーク装置。
5. 前記複数の関係情報は、前記チョークバルブの最低開度が全閉状態の開度である第１関係情報と、前記チョークバルブの最低開度が前記全閉状態の開度ではない第２関係情報と、を含む
   請求項３又は４に記載のオートチョーク装置。
6. 前記開度制御部は、前記エンジン温度が前記外気温度に対して第２基準値以上だけ高い温度ではない場合には、前記第１関係情報を使用して前記開度を制御する
   請求項４又は５に記載のオートチョーク装置。
7. 前記開度制御部は、前記エンジン温度が前記外気温度に対して第２基準値以上だけ高い温度であって、且つ、前記エンジン温度が第３基準値よりも高い温度である場合には、前記第２関係情報を使用して前記開度を制御する
   請求項４乃至６の何れか一項に記載のオートチョーク装置。
8. 前記第１関係情報及び／又は前記第２関係情報は、
   前記エンジン温度の変化に対して前記開度が最低開度で一定である第１温度領域と、
   前記エンジン温度の変化に対して前記開度が最高開度で一定である第２温度領域と、
   前記エンジン温度に応じて前記開度が変化する第３温度領域と、
   を含む
   請求項４乃至７の何れか一項に記載のオートチョーク装置。
9. 前記エンジン温度は、前記エンジンに点火するための点火コイルの温度である
   請求項１乃至８の何れか一項に記載のオートチョーク装置。
   
   

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