JP2006329095A

JP2006329095A - 汎用内燃機関の電子ガバナ装置

Info

Publication number: JP2006329095A
Application number: JP2005155024A
Authority: JP
Inventors: Yuki Fukushima; 友樹福嶋; Yasuhide Ono; 泰秀小野
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2005-05-27
Filing date: 2005-05-27
Publication date: 2006-12-07

Abstract

【課題】チョークバルブをアクチュエータによって開閉させると共に、機関始動時にチョークバルブが全閉とされるまでの時間的なロスをなくし、機関の始動性を向上させるようにした汎用内燃機関の電子ガバナ装置を提供する。
【解決手段】吸気路に配置されたチョークバルブと、チョークバルブを駆動するアクチュエータとを備えると共に、内燃機関が停止されるとき（メインスイッチがオフ操作されるとき）、チョークバルブが全閉となるようにアクチュエータの動作を制御する（Ｓ２４，Ｓ２６）。
【選択図】図３

Description

この発明は、汎用内燃機関の電子ガバナ装置に関する。

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、吸気路に配置されたスロットルバルブをアクチュエータによって開閉する、いわゆる電子ガバナ装置によって機関回転数を調節するようにした技術が提案されている。また、例えば特許文献１に記載されるように、スロットルバルブに加え、チョークバルブもアクチュエータによって開閉するようにした電子ガバナ装置も提案されている。特許文献１に記載される技術にあっては、機関の始動性を向上させるため、機関始動時にアクチュエータを動作させてチョークバルブを全閉にしている。
特開平４−１１６２５６号公報（第３頁左上欄第１行目から１６行目など）

しかしながら、上記特許文献１のように機関始動時にアクチュエータを動作させてチョークバルブを全閉にするように構成した場合、始動開始からチョークバルブが全閉とされるまでの間に時間を要するため、機関の始動性が低下するおそれがあった。

従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、チョークバルブをアクチュエータによって開閉させると共に、機関始動時にチョークバルブが全閉とされるまでの時間的なロスをなくし、機関の始動性を向上させるようにした汎用内燃機関の電子ガバナ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、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駆動す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を開閉させるアクチュエータ制御手段とを備える汎用内燃機関の電子ガバナ装置において、前記アクチュエータ制御手段は、前記内燃機関が停止されるとき、前記チョークバルブが全閉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電子ガバナ装置にあっては、内燃機関が停止されるとき、チョークバルブが全閉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、機関始動時にチョークバルブが全閉とされるまでの時間的なロスをなくすことができ、機関の始動性を向上させることができる。

以下、添付図面に即してこの発明に係る汎用内燃機関の電子ガバナ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電子ガバナ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が取り付けられる。フライホイール３６の内側にはパワーコイル（発電コイル）４０が配置されると共に、外側にはパルサコイル４２が配置される。パワーコイル４０は、クランクシャフト３２の回転数に応じた周波数の交流電流を出力すると共に、パルサコイル４２は所定クランク角ごとにパルス信号を出力する。また、クランクシャフト３２には、エンジン１０を始動させるためのスタータモータ４４が接続される。

クランクケース３０には、さらにカムシャフト４６が回転自在に収容される。カムシャフト４６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４８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４６は吸気側カム５０と排気側カム５２とを備え、図示しないプッシュロッドとロッカーアーム５４，５６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６０が接続される。

図２は、キャブレタ６０の拡大図（断面図）である。

図２に示すように、キャブレタ６０は、吸気路６２と、モータケース６４と、キャブレタ・アシー６６とを一体的に備えている。モータケース６４には、スロットル用電動モータ（アクチュエータ）６８とチョーク用電動モータ（アクチュエータ）７０とが収容される。スロットル用電動モータ６８とチョーク用電動モータ７０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（出力軸）とを備える。

吸気路６２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６２には、スロットルバルブ７６が配置される。スロットルバルブ７６の回転軸７８は、減速ギヤ機構８０を介してスロットル用電動モータ６８の出力軸に接続される。さらに、吸気路６２においてスロットルバルブ７６よりも上流側には、チョークバルブ８２が配置される。チョークバルブ８２の回転軸８４は、減速ギヤ機構８６を介してチョーク用電動モータ７０の出力軸に接続される。従って、スロットル用電動モータ６８とチョーク用電動モータ７０の動作を制御することにより、スロットルバルブ７６とチョークバルブ８２の開度がそれぞれ調節される。また、吸気路６２は、スロットルバルブ７６とチョークバルブ８２の間で縮径され、ベンチュリ８８が形成される。

図示は省略するが、キャブレタ・アシー６６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８８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８８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８２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６２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９０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９０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（図示せず）が励磁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、図示しない点火プラグ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、エンジン１０の付近には、マイクロ・コンピュータからなるＥＣＵ（電子制御ユニット）１００と、バッテリ１０２とが配置される。ＥＣＵ１００とバッテリ１０２は、メインスイッチ１０４を介して電気的に接続される。メインスイッチ１０４は、操作者によって操作自在な位置に配置され、操作されるとき、ＥＣＵ１００を起動させる。具体的には、操作者によってメインスイッチ１０４がオン操作されると、ＥＣＵ１００はバッテリ１０２と導通されて動作電流の供給を受け、起動させられる。一方、メインスイッチ１０４がオフ操作されると、バッテリ１０２からの動作電流の供給が遮断され、ＥＣＵ１００の動作が停止させられる。

さらに、メインスイッチ１０４の付近には、スタータスイッチ１０６とエンジン回転数設定ボリューム１０８とが配置される。スタータスイッチ１０６は、操作者によって操作自在な位置に配置され、操作されるとき、スタータモータ４４を動作させる。具体的には、操作者によってスタータスイッチ１０６がオン操作されている間、スタータモータ４４はバッテリ１０２と導通されて動作電流の供給を受ける。これにより、スタータモータ４４が動作してエンジン１０のクランキングが行われる。また、エンジン回転数設定ボリューム１０８も操作者によって操作自在な位置に配置され、操作に応じ、目標エンジン回転数を示す出力を生じる。

前述した温度センサ２８、パワーコイル４０、パルサコイル４２およびエンジン回転数設定ボリューム１０８の出力は、ＥＣＵ１００に入力される。ＥＣＵ１００に入力されたパワーコイル４０の出力（交流電流）は、ＥＣＵ１００の内部に設けられたブリッジ回路（図示せず）に入力され、そこで全波整流されるなどして直流電流に変換される。この直流電流は、エンジン１０の各部に動作電流として供給される。尚、ＥＣＵ１００の動作電源は、エンジン１０の始動後、バッテリ１０２からパワーコイル４０に切り替えられる。従って、エンジン１０の始動後にメインスイッチ１０４がオフ操作された場合、クランクシャフト３２の回転が停止する（即ち、パワーコイル４０の発電が終了する）まではＥＣＵ１００や電動モータ６８，７０、フューエルカット・ソレノイドバルブ９０などの動作を継続することができる。

また、パワーコイル４０の出力は、ＥＣＵ１００の内部に設けられたパルス生成回路（図示せず）にも入力され、そこで半波整流された後、適宜な値をスレッシュドレベルとするパルス信号に変換される。パワーコイル４０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、パワーコイル４０の出力から得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と共に、クランキングの有無を検知することができる。

また、ＥＣＵ１００は、パルサコイル４２の出力（パルス信号）に基づき、点火プラグをエンジン回転数に応じたタイミングで点火させる。さらにＥＣＵ１００は、温度センサ２８とエンジン回転数設定ボリューム１０８の出力などに基づき、スロットル用電動モータ６８とチョーク用電動モータ７０の動作を制御してスロットルバルブ７６とチョークバルブ８２の開度を調節する。即ち、スロットル用電動モータ６８、チョーク用電動モータ７０およびＥＣＵ１００などによって電子ガバナ装置が構成され、エンジン１０の回転数は、かかる電子ガバナ装置によって調節される。

次いで、ＥＣＵ１００で実行されるチョークバルブ８２の開度制御について説明する。

図３は、その処理を表すフローチャートである。図示のプログラムは、ＥＣＵ１００が始動されたときに実行される。

以下、図３フローチャートの処理について説明すると、先ずＳ１０において、メインスイッチ１０４がオン操作されているか否か、即ち、ＥＣＵ１００がバッテリ１０２と導通されているか否か判断する。ＥＣＵ１００は、エンジン１０の始動前はバッテリ１０２と導通されて動作電流の供給を受けることから、通常はＳ１０で肯定される。次いでＳ１２に進み、クランキングが検知されたか否か、換言すれば、操作者によってスタータスイッチ１０６が操作され、スタータモータ４４が動作してクランキングが開始されたか否か判断する。この処理は、パワーコイル４０の出力から得たパルス信号の有無に基づいて行われる。

Ｓ１２で肯定される（パルス信号の入力がある）ときはＳ１４に進み、温度センサ２８の出力（エンジン１０の温度）に基づいてチョークバルブ８２の初期開度を演算する。初期開度は、エンジン１０の温度が低いときほど大きな値に決定される。尚、Ｓ１０またはＳ１２で否定されるときは、それぞれの処理を再度実行する。

次いでＳ１６に進み、チョーク用電動モータ７０の動作を制御してチョークバルブ８２の開度を前記初期開度に調節すると共に、Ｓ１８に進み、エンジン１０の始動が完了したか否か判断する。Ｓ１８の処理は、エンジン１０の回転数が完爆回転数（例えば１０００ｒｐｍ）に達したか否か判断することによって行われる。

Ｓ１８で否定されるときはＳ１４とＳ１６の処理を再度実行する一方、Ｓ１８で肯定されるときはＳ２０に進み、全開移行時間とチョークバルブ８２の目標開度を演算する。全開移行時間とは、図４に示すように、チョークバルブ８２の開度（チョーク開度）が初期開度（現在の開度）から全開開度（例えば７２°）に移行するのに要する時間（期間）であり、温度センサ２８の出力に基づいて決定される。具体的には、エンジン１０の温度が低いときほど、全開移行時間は長い時間に決定される。そして、決定された全開移行時間にわたり、チョークバルブ８２が初期開度から全開に向けて徐々に開弁されるように、目標開度の今回値が決定される。

次いでＳ２２に進み、チョーク用電動モータ７０の動作を制御してチョークバルブ８２の開度を前記目標開度に調節する。次いでＳ２４に進み、メインスイッチ１０４がオフ操作されたか否か、即ち、ＥＣＵ１００とバッテリ１０２の導通が遮断されたか否か判断する。Ｓ２４で否定されるときはＳ２０とＳ２２の処理を再度実行する。尚、エンジン１０が十分に暖機されたときは、全開移行時間が零に決定され、よって目標開度が全開に決定される。

一方、Ｓ２４で肯定されるとき、即ち、メインスイッチ１０４がオフ操作されたときはＳ２６に進み、チョークバルブ８２の開度が全閉となるようにチョーク用電動モータ７０の動作を制御する。尚、メインスイッチ１０４がオフ操作されたときは、図示しないルーチンにおいて、点火回路とイグニッションコイル（共に図示せず）の間を接地させることによって点火カットが行われると共に、フューエルカット・ソレノイドバルブ９０に通電することによってフューエルカットが行われ、エンジン１０が停止させられる。また、スロットルバルブ７６が全開となるように、スロットル用電動モータ６８の動作が制御される。

尚、メインスイッチ１０４がオフ操作されるとＥＣＵ１００とバッテリ１０２の導通が遮断されるが、前述の如く、クランクシャフト３２の回転が停止する（パワーコイル４０の発電が終了する）まではＥＣＵ１００や電動モータ６８，７０、フューエルカット・ソレノイドバルブ９０などの動作を継続することができる。

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電子ガバナ装置にあっては、吸気路６２に配置されたチョークバルブ８２と、前記チョークバルブ８２を駆動するアクチュエータ（チョーク用電動モータ７０）と、前記アクチュエータ７０の動作を制御して前記チョークバルブ８２を開閉させるアクチュエータ制御手段（ＥＣＵ１００）とを備える汎用内燃機関（エンジン１０）の電子ガバナ装置において、前記アクチュエータ制御手段は、前記内燃機関１０が停止されるとき（メインスイッチ１０４がオフ操作されるとき）、前記チョークバルブ８２が全閉となるように前記アクチュエータ７０の動作を制御する（図３フローチャートのＳ２４，Ｓ２６）ように構成した。

一方、従来技術では、エンジンの始動時（図３フローチャートでいうとＳ１０またはＳ１２の処理の後）にアクチュエータを動作させてチョークバルブを全閉としていた。そのため、始動開始からチョークバルブが全閉とされるまでの間に時間を要し、エンジンの始動性が低下するおそれがあった。

これに対し、本願ではエンジン１０の停止時にチョーク用電動モータ７０を動作させてチョークバルブ８２を全閉とするように構成したので、エンジン始動時にチョークバルブが全閉とされるまでの時間的なロスをなくすことができ、エンジンの始動性を向上させることができる。また、エンジン１０の停止時にスロットルバルブ７６を全開とすることで、エンジンの始動性をより向上させることができる。

尚、上記実施例ではチョークバルブ８２を開閉させるアクチュエータを電動モータとしたが、電磁ソレノイドや油圧機器などの他のアクチュエータであっても良い。また、クランキングをパワーコイル４０の出力から得たパルス信号に基づいて検知するようにしたが、パルサコイルの出力に基づいて検知しても良いし、スタータスイッチ１０６の操作に基づいて検知するようにしても良い。

図１は、この発明の第１実施例に係る汎用内燃機関の電子ガバナ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（ＥＣＵ）で実行される、チョークバルブの開度制御処理を表すフローチャートである。図３フローチャートの処理で使用される全開移行時間を説明する説明図である。

符号の説明

１０：汎用内燃機関（エンジン）、６２：吸気路、７０：チョーク用電動モータ（アクチュエータ）、８２：チョークバルブ、１００：ＥＣＵ（アクチュエータ制御手段）、１０４：メインスイッチ

Claims

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駆動す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を開閉させるアクチュエータ制御手段とを備える汎用内燃機関の電子ガバナ装置において、
前記アクチュエータ制御手段は、前記内燃機関が停止されるとき、前記チョークバルブが全閉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汎用内燃機関の電子ガバナ装置。