JP4523543B2 - エンジンの気化器自動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの気化器自動制御装置に関し、特に、気化器の吸気道に設けられるチョーク弁をエンジンの温度上昇に応じて開くように作動する感温作動装置と、チョーク弁より下流の吸気道に設けられるスロットル弁を、エンジンの設定回転数を保持するように開閉するガバナ装置とを備える気化器自動制御装置の改良に関する。

エンジンの気化器に、そのチョーク弁をエンジンの温度上昇に応じて開くように作動する感温作動装置を設けることは、例えば特許文献１に開示されるように公知であり、またエンジンの気化器に、そのスロットル弁を、エンジンの設定回転数を保持するように開閉する遠心式ガバナ装置を設けることは、特許文献２に開示されるように既に知られている。
実開昭５７−１８２２４１号公報 特開平５−２０９５４７号公報

従来の遠心式ガバナ装置は、その構造上、エンジンの極低速回転域では有効な調速機能を発揮することができないため、エンジンの無負荷運転時でも、エンジン回転数は、通常のアイドル回転数より高い設定回転数に制御されることになり、経済的でない。

本発明は、かゝる事情に鑑みてなされたもので、気化器のスロットル弁を、そのアイドル開度から全開までの全域でガバナ装置により自動制御し得るようにして、エンジンの回転数をアイドル回転数から高回転数までの範囲で、エンストを起こすことなく、所望の設定回転数に制御し得る、エンジンの気化器自動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、気化器の吸気道に設けられるチョーク弁をエンジンの温度上昇に応じて開くように作動する感温作動装置と，チョーク弁より下流の吸気道に設けられるスロットル弁を、エンジンの設定回転数を保持するように開閉するガバナ装置とを備える、エンジンの気化器自動制御装置において、前記ガバナ装置は、気化器の上端面に取り付けられるケーシング内に設けられていて、スロットル弁を、アイドル開度から全開に亙り開閉し得る電気アクチュエータと、エンジンの回転数を、入力される設定回転数に保持するように前記電気アクチュエータを作動してスロットル弁を開閉する電子制御ユニットとで構成され、エンジンの冷間停止状態では、スロットル弁を全開位置に保持するように制御し、一方、前記感温作動装置は，前記ガバナ装置とは、機械的および電気的な関連が断たれて気化器の一側でエンジンに設けられており、チョーク弁及び前記感温作動装置間に、チョーク弁が全閉状態となるエンジンの冷間時には、チョーク弁を吸気道内の吸気負圧に応動させて開くリリーフ機構を介装し、前記リリーフ機構は、チョーク弁軸に固定されて、一定間隔でのみ回動可能なリリーフレバーと，このリリーフレバー及びチョーク弁軸に対して回転自在で前記感温作動装置に連なるチョークレバーとの間に設けられるリリーフばねとよりなり、エンジンの冷機アイドリング時には、全閉状態に付勢されるチョーク弁を自動的に適度に開弁して吸気負圧の過度の上昇を抑えるようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、電子制御ユニット及び電気アクチュエータの作動により、気化器のスロットル弁を、そのアイドル開度から全開までの全域において自動制御することで、エンジンの回転数を、アイドル回転数から高回転数までの範囲において、エンストを起こすことなく、所望の設定回転数に調整することができ、特にエンジンの無負荷時には、これをアイドリング状態に安定させ得ることにより、燃費の向上が期待できる。

また、感温作動装置により、エンジン温度に応じてチョーク弁の開度を自動的に調整することができるのみならず、エンジンの冷機アイドリング時には、チョーク弁及び前記感温作動装置間に介装されたリリーフ機構の作動により、チョーク弁が適度に開くことになり、アイドリング状態の安定化を図ることができる。

さらに、エンジンの熱間停止時には、エンジン温度が所定値以下に低下しない限り、チョーク弁は、感温作動装置により全開もしくはそれに近い開度に保持されるので、熱間最始動時には、吸気道での生成混合気の濃度を熱間始動に適したものとなり、熱間始動性を高めることができる。

以上において、前記電気アクチュエータは、後述する本発明の実施例中のステッピングモータに対応し、また前記リリーフ機構は、リリーフレバー４１及びリリーフばね４２に対応する。

本発明の実施の形態を、添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて説明する。

図１は本発明の気化器自動制御装置を備える汎用エンジンの正面図、図２は図１の２矢視図、図３は図１の３−３線断面図、図４は図２の４−４線断面図、図５は図４の５−５線断面図、図６は気化器自動制御装置の電気回路図、図７は気化器自動制御装置の冷間アイドル制御状態を示す作用説明図、図８は同装置の冷間中速制御状態を示す作用説明図、図９は同装置の冷間高速制御状態を示す作用説明図、図１０は同装置の熱間高速制御状態を示す作用説明図ある。

先ず、図１〜図３において、吸気ポートＥａが開口する汎用エンジンＥの一側面に気化器Ｃが取り付けられる。この気化器Ｃの、上記吸気ポートに連なる吸気道１には、その上流側からチョーク弁２及びスロットル弁３が順次配設され、両弁２，３の中間部の吸気道１のベンチュリ部に燃料ノズル４が開口する。チョーク弁２及びスロットル弁３は、何れも弁軸２ａ，３ａの回転により開閉されるバタフライ型に構成され、スロットル弁３の開度を自動制御するガバナ装置Ｇが気化器Ｃの上部に取り付けられる。

以下、チョーク弁２の弁軸２ａをチョーク弁軸、スロットル弁３の弁軸３ａをスロットル弁軸と呼ぶことにする。

図１及び図２により、上記ガバナ装置Ｇについて説明する。ガバナ装置Ｇのケーシング１０は、気化器Ｃの上端面にケーシング本体１０ａと、このケーシング本体１０ａに、その開放面を閉鎖するように結合される蓋板１０ｂとからなっている。またその蓋板１０ｂ内の天井面には電子制御ユニット１１が付設される。

ケーシング本体１０ａ内には、スロットル弁軸３ａの各外端部が臨むように配置されると共に、ステッピングモータ１２と、このステッピングモータ１２の出力トルクをスロットル弁軸３ａに伝達する伝動装置１３とが配設される。この伝動装置１３は、ステッピングモータ１２の出力軸１２ａに固着したピニオン１４と、ケーシング本体１０ａに支持される支軸１５に回転自在に支持されてピニオン１４に噛合するセクタギヤ１６と、このセクタギヤ１６の軸方向一側に一体成形された非定速駆動ギヤ１７と、スロットル弁軸３ａの外端部に固着されて非定速駆動ギヤ１７と噛合する非定速従動ギヤ１８とから構成される。非定速駆動及び従動ギヤ１７，１８は、何れも楕円ギヤもしくは偏心ギヤの一部によって、両者のギヤ比即ち減速比がスロットル弁３の開度増加に応じて減少するようになっている。したがって、その減速比はスロットル弁３の全閉状態で最大である。こうすることで、スロットル弁３のアイドル開度を含む低開度域において、ステッピングモータ１２の作動による、きめ細かな開度制御が可能となる。

図３〜図５に示すように、チョーク弁軸２ａは、吸気道１の中心線から一側にオフセットして配置され、チョーク弁２は、その全閉状態では、チョーク弁２の半径の大きい側が、その半径の小さい側より吸気道１の下流側に来るように吸気道１の中心線に対して傾斜するようになっている。チョーク弁軸２ａの、気化器Ｃ外側に突出した外端部にはチョークレバー２０が取り付けられる。このチョークレバー２０は、チョーク弁軸２ａに回転可能に嵌合される有底円筒状のハブ２０ａと、このハブ２０ａの一側面に一体に突設されるレバーアーム２０ｂとからなっている。

ハブ２０ａの内側には、その周方向に一定の間隔を置いて並ぶ第１及び第２ストッパ突起４０₁ ，４０₂ が形成されており、この両ストッパ突起４０₁ ，４０₂ 間でのみ回動可能のリリーフレバー４１がチョーク弁軸２ａに固着されると共に、このリリーフレバー４１をチョーク弁２の閉じ側に位置する第１ストッパ突起４０₁ に当接させるように付勢するリリーフばね４２がハブ２０ａ及びリリーフレバー４１間に設けられる。

ハブ２０ａの下部外周には、周方向に間隔を置いて並ぶ第１及び第２ストッパ壁４３₁ ，４３₂ が形成されており、これらストッパ壁４３₁ ，４３₂ 間に配置されるストッパピン４４が気化器Ｃの外面に突設される。

而して、第１ストッパ壁４３₁ がストッパピン４４に当接することにより、チョーク弁２を全閉させるチョークレバー２０の閉じ位置が規制され、第２ストッパ壁４３₂ がストッパピン４４に当接することにより、チョーク弁２を全開させるチョークレバー２０の開き位置が規制される。

またチョーク弁２の全閉若しくは小開度時、エンジンの吸気負圧が一定値を超えると、チョーク弁２の半径の大きい側に作用する吸気負圧による回転モーメントと、チョーク弁２の半径の小さい側に作用する吸気負圧による回転モーメントとの差がリリーフばね４２による回転モーメントに打ち勝って、チョーク弁２の開度を増加させるが、その開度増加は、リリーフレバー４１が第２ストッパ突起４０₂ に当接することによって規制される。

上記チョークレバー２０には、エンジンＥの温度の高低に応じてチョーク弁２を開閉するワックス型感温作動装置２１が連結される。

この感温作動装置２１について、図２により説明する。感温作動装置２１は、内部にワックスを封入した円筒状のワックスケース２２と、このワックスケース２２の一端壁に、それを貫通するように支持されて、ワックスケース２２内のワックスの熱膨張に応じて外部への突出長さを増加させる出力ロッド２３とを備える。エンジンＥには、シリンダヘッドや、シリンダブロック、クランクケース等の、エンジンＥ自体の代表的な温度を示し得る部位に有底円筒状の取り付け孔２５が設けられ、この取り付け孔２５に上記ワックスケース２２が嵌装されると共に、出力ロッド２３は取り付け孔２５の外方に突出させるように配置される。そしてワックスケース２２の端部を覆うと共に出力ロッド２３の中間部を摺動可能に支承するカップ状のカバー２６がエンジンＥに固着される。このカバー２６には、ワックスケース２２の外端面を受け止めるストッパ板２７が備えられ、ワックスケース２２をこのストッパ板２７との当接位置に保持する保持ばね２８が取り付け孔２５に収容される。

またカバー２６内には、出力ロッド２３の途中に形成されるフランジ２３ａの外端面に当接するリテーナ２９が摺動自在に嵌合されると共に、このリテーナ２９をストッパ板２７側に付勢する戻しばね３０がカバー２６に収容される。

而して、出力ロッド２３は、ワックスケース２２内のワックスの熱膨張に応じて戻しばね３０の付勢力に抗して外部に突出するようになっている。

またカバー２６にはブラケット３１が一体に形成されており、このブラケット３１にベルクランクレバー３２が枢軸３３を介して回動可能に取り付けられる。ベルクランクレバー３２は、第１アーム３２ａと、それより長い第２アーム３２ｂとを有しており、その第１アーム３２ａに前記出力ロッド２３の外端部が連結され、第１アーム３２ａはリンク３４を介して前記チョークレバー２０に連結される。このベルクランクレバー３２には、これをチョーク弁２の閉じ方向に付勢するチョーク閉じばね３５が接続される。

図６に示すように、前記ステッピングモータ１２の作動を制御する電子制御ユニット１１には、エンジンＥに備えられるフライホイールマグネト５０の出力の他、コントロールパネル４９に設けられてエンジンＥの希望回転数を設定するエンジン回転数設定器５１の出力信号、エンジンＥの回転数を検知する回転数センサ５２の出力信号等が入力される。エンジン回転数設定器５１は、図示例では、エンジンＥに例えば２０００ｒｐｍのアイドル回転数を与えるためのアイドルスイッチ５３、エンジンＥに所定の中速回転数を与えるための中速スイッチ５４及び、エンジンＥに所定の高速回転数を与えるための高速スイッチ５５を備えている。

次に、この実施例の作用について説明する。

エンジンＥが運転を停止する直前には、ステッピングモータ１２は、エンジン回転数を下げさせまいとスロットル弁３の開き方向に作動するものであるから、エンジンＥの冷間停止状態では、図２〜図４に示すように、スロットル弁３は、通常既に全開状態になっている。一方、感温作動装置２１は、ワックスケース２２内のワックスの収縮と戻しばね３０の付勢力により出力ロッド２３は最後退位置に保持され、これに伴ないベルクランクレバー３２を介してリンク３４を押圧することによりチョークレバー２０を、チョーク弁２の全閉位置に保持している。

この状態でエンジンＥを始動するときは、クランキングに先立ち、先ずエンジン回転数設定器５１のアイドルスイッチ５３をオン状態にしておく。そこで、エンジンＥを始動装置によりクランキングすれば、先ず、このクランキングによりフライホイールマグネト５０が発生する電力によって電子制御ユニット１１が作動して、ステッピングモータ１２がスロットル弁３の全開位置との対応位置にあるかをチェックし、もし該対応位置にないと判別したときは、ステッピングモータ１２をスロットル弁３の全開位置との対応位置まで作動させる。

したがって、気化器Ｃの吸気道１では、上記クランキングに伴ないエンジンＥの吸気負圧が燃料ノズルに効果的に作用することになるから、比較的高濃度の混合気が生成され、エンジンＥを常に容易に始動することができる。

エンジンＥが完爆すると、電子制御ユニット１１は、今度は、オン状態のアイドルスイッチ５３の出力信号と、エンジン回転数センサ５２の出力信号とに基づいてステッピングモータ１２を作動し、伝動装置１３を介してスロットル弁３をアイドル開度へと閉じていき、そのアイドル開度は、エンジンＥの回転数が通常のアイドル回転数になるように自動的に調整される（図７参照）。

このようなエンジンＥの冷機アイドリング時には、全閉状態のチョーク弁２にエンジンＥの比較的大きな吸気負圧が作用するが、前述のようにチョーク弁２の半径の大きい側に作用する吸気負圧による回転モーメントと、チョーク弁２の半径の小さい側に作用する吸気負圧による回転モーメントとの差がリリーフばね４２による回転モーメントとバランスするところまで、チョーク弁２は自動的に開かれるので、吸気負圧の過度の上昇は抑えられ、吸気道１での生成混合気の過濃化を防ぐことができ、エンジンＥの良好な暖機運転状態が確保される。

次に、冷機状態のエンジンＥに負荷をかけるべく、エンジン回転数設定器５１の中速スイッチ５４又は高速スイッチ５５をオン状態にすると、電子制御ユニット１１は、アイドルスイッチ５３及びエンジン回転数センサ５２の両出力信号とに基づいてステッピングモータ１２を作動してスロットル弁３を開き、その開度は、エンジンＥに所定の中速回転数又は高速回転数を与えるように自動的に調整される（図８及び図９参照）。

こうしてエンジン回転数が上昇すると、チョーク弁２に作用する吸気負圧も増大するが、その吸気負圧に起因するチョーク弁２の開き方向の回転モーメントの増加により、チョーク弁２は自動的に略全開状態となり、したがってこの場合も、吸気負圧の過度の上昇を抑えて、吸気道１での生成混合気の過濃化を防ぎ、エンジンＥの良好な冷機負荷運転状態を確保することができる。

暖機運転の進行によりエンジン温度が上昇すれば、それに応じてエンジンＥが感温作動装置２１のワックスケース２２を加熱することになるので、その内部のワックスは、エンジン温度の上昇に応じて膨張し、出力ロッド２３が突出させていき、ベルクランクレバー３２を介してリンク３４を引き寄せ、チョークレバー２０をチョーク弁２の開き方向に回動していき、したがって吸気負圧を利用することなくチョーク弁２の開度を増加させることができ、暖機運転終了時には、そのチョーク弁２は全開状態となる（図１０参照）。したがって、吸気道１での生成混合気は通常濃度のものとなり、エンジン回転数を、アイドル回転数から高速回転数の広い範囲に亙り、エンジン回転数設定器５１による設定回転数に的確に自動制御することができる。

次に、エンジンＥの運転を熱間状態で停止すれば、エンジン温度が所定値以下に低下しない限り、感温作動装置２１のワックスケース２２内のワックスは膨張状態を維持するので、チョーク弁２も全開状態に保持されることになる。したがって、エンジンＥを熱間状態で再始動するときには、吸気道１での生成混合気の濃度を熱間始動に適したものとなり、熱間始動性を高めることができる。

本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えばフライホイールマグネト５０に代えて、エンジンＥにより駆動される他の発電機を使用することもできる。

本発明の気化器自動制御装置を備える汎用エンジンの正面図。 図１の２矢視図。 図１の３−３線断面図。 図２の４−４線断面図。 図４の５−５線断面図。 気化器自動制御装置の電気回路図。 気化器自動制御装置の冷間アイドル制御状態を示す作用説明図。 同装置の冷間中速制御状態を示す作用説明図。 同装置の冷間高速制御状態を示す作用説明図。 同装置の熱間高速制御状態を示す作用説明図。

Ｃ・・・・・気化器
Ｅ・・・・・エンジン
Ｇ・・・・・ガバナ装置
１・・・・・吸気道
２・・・・・チョーク弁
２ａ・・・・チョーク弁軸
３・・・・・スロットル弁
１０・・・・ケーシング
１１・・・・電子制御ユニット
１２・・・・電気アクチュエータ（ステッピングモータ）
２０・・・・チョークレバー
２１・・・・感温作動装置
４１，４２・リリーフ機構
４１・・・・リリーフレバー
４２・・・・リリーフばね

Claims (1)

1. エンジン（Ｅ）の一側に取り付けられる気化器（Ｃ）の吸気道（１）に設けられるチョーク弁（２）をエンジン（Ｅ）の温度上昇に応じて開くように作動する感温作動装置（２１）と、チョーク弁（２）より下流の吸気道（１）に設けられるスロットル弁（３）を、エンジン（Ｅ）の設定回転数を保持するように開閉するガバナ装置（Ｇ）とを備える、エンジンの気化器自動制御装置において、
   前記ガバナ装置（Ｇ）は、気化器（Ｃ）の上端面に取り付けられるケーシング（１０）内に設けられていて、スロットル弁（３）を、アイドル開度から全開に亙り開閉し得る電気アクチュエータ（１２）と、エンジン（Ｅ）の回転数を、入力される設定回転数に保持するように前記電気アクチュエータ（１２）を作動してスロットル弁（３）を開閉する電子制御ユニット（１１）とで構成され、エンジンの冷間停止状態では、スロットル弁（３）を全開位置に保持するように制御し、
   一方、前記感温作動装置（２１）は、前記ガバナ装置（Ｇ）とは、機械的および電気的な関連が断たれて気化器（Ｃ）の一側でエンジン（Ｅ）に設けられており、
   チョーク弁（２）及び前記感温作動装置（２１）間に，チョーク弁（２）が全閉状態となるエンジン（Ｅ）の冷間時には、チョーク弁（２）を吸気道（１）内の吸気負圧に応動させて開くリリーフ機構（４１，４２）を介装し、前記リリーフ機構（４１，４２）は、チョーク弁軸（２ａ）に固定されて、一定間隔でのみ回動可能なリリーフレバー（４１）と、このリリーフレバー（４１）及びチョーク弁軸（２ａ）に対して回転自在で前記感温作動装置（２１）に連なるチョークレバー（２０）との間に設けられるリリーフばね（４２）とよりなり、エンジン（Ｅ）の冷機アイドリング時には、全閉状態に付勢されるチョーク弁（２）を自動的に適度に開弁して吸気負圧の過度の上昇を抑えるようにしたことを特徴とする、エンジンの気化器自動制御装置。

Images