(57)【要約】【課題】  低温環境下でのエンジンの始動性を向上させてエンジン停止の発生を防止する。【解決手段】  エンジンに供給される混合気の量を調整するスロットルバルブはスロットルモータ４４により駆動され、エンジン回転数は予め設定された目標回転数となるようにフィードバック制御される。エンジンが低温環境下で始動されたときには、フィードバック制御の演算ゲインは通常時のゲイン値Ｋnよりも高い値に設定された低温時のゲイン値Ｋcに基づいてスロットルモータ４４に対する制御量が演算され、エンジン始動後の設定時間の間は、エンジン回転数は目標回転数の上下に変動を繰り返す。エンジン始動後に設定時間が経過したら、スロットルモータ４４に対する制御量は、通常時のゲイン値Ｋnに基づいて演算される。【選択図】    図４
2006112357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの燃焼室に供給される混合気の量を調整するスロットルバルブを駆動する駆動手段と、
エンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサと、
エンジンの周囲温度を検出する外気温度センサと、
エンジンの目標回転数を設定する回転数設定手段と、
前記温度センサからの信号に基づいて前記駆動手段に制御信号を送り、環境温度が低温のときには、エンジン始動後にエンジン回転数を目標回転数の上下に変動させる制御手段とを有することを特徴とするエンジンの低温始動装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンの低温始動装置において、前記制御手段は前記目標回転数とエンジン回転数との偏差に比例ゲインを積算する比例動作演算部を有し、環境温度が低温のときには通常時よりも比例ゲインを高くしてエンジン回転数を目標回転数の上下に変動させることを特徴とするエンジンの低温始動装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のエンジンの低温始動装置において、エンジンオイルの温度が設定温度に達したとき、又はエンジン始動から設定時間経過したときには、前記エンジン回転数の変動を停止することを特徴とするエンジンの低温始動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は低温環境下でのエンジンの始動性を高めるようにしたエンジンの低温始動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電機や刈払機などの動力源として汎用エンジンが使用されており、多くの汎用エンジンにはエンジン始動用にリコイルスタータが搭載されている。このようなエンジンを始動させるには、作業者がリコイルスタータのリコイルロープを引っ張ってクランク軸を回転させることになる。エンジンが低温環境下で停止しているときには、低温のためエンジンオイルの粘度が高くなっており、低温環境下でエンジンを始動させたときには、オイルなどのフリクションがクランク軸に加わることになるので、エンジンの始動性が低下することになる。このため、低温環境下でのエンジン始動時には、エンジン始動直後にオイルなどのフリクションによりエンジンが停止（エンスト）してしまうことがあり、その場合にはリコイルスタータを用いたエンジン始動操作を複数回繰り返す必要がある。
【０００３】
燃焼室内に供給される混合気を生成するための気化器に、低温時に空気吸入口を絞るためのチョークバルブを設けると、チョークバルブによって低温環境下では燃料濃度の高い混合気が燃焼室に供給されるので、低温環境下でのエンジン始動性を向上させることができる。一方、特許文献１には、周囲温度に応じて始動用の混合気の濃度を選択するようにした始動燃料供給装置を気化器に搭載する技術が記載されている。また、特許文献２には周囲温度に応じてスロットルレバーを制御するようにした気化器の始動暖機装置が記載されている。
【特許文献１】特開平９−１００７４９号公報
【特許文献２】特開平１０−３７８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
気化器に周囲温度に応じて混合気の濃度を選択する燃料供給装置を搭載したり、スロットルレバーを制御するようにした始動暖機装置を搭載することは、気化器の構造が複雑となり、エンジンの製造コストを高めることになる。また、汎用エンジンにおいては、低温環境下で始動させる場合にも設定された目標エンジン回転数に早期に到達させることが好ましい。
【０００５】
本発明の目的は、低温環境下でのエンジンの始動性を向上させてエンジン停止の発生を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のエンジンの低温始動装置は、エンジンの燃焼室に供給される混合気の量を調整するスロットルバルブを駆動する駆動手段と、エンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサと、エンジンの周囲温度を検出する外気温度センサと、エンジンの目標回転数を設定する回転数設定手段と、前記温度センサからの信号に基づいて前記駆動手段に制御信号を送り、環境温度が低温のときには、エンジン始動後にエンジン回転数を目標回転数の上下に変動させる制御手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
本発明のエンジンの低温始動装置は、前記制御手段は前記目標回転数とエンジン回転数との偏差に比例ゲインを積算する比例動作演算部を有し、環境温度が低温のときには通常時よりも比例ゲインを高くしてエンジン回転数を目標回転数の上下に変動させることを特徴とする。
【０００８】
本発明のエンジンの低温始動装置は、エンジンオイルの温度が設定温度に達したとき、又はエンジン始動から設定時間経過したときには、前記エンジン回転数の変動を停止することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、外気温度が低い環境下でエンジンが始動されたときには、スロットルバルブがあおられるように駆動され、エンジンは目標回転数の上下に変動を繰り返すので、エンジンオイルが暖まる前でもエンジンが停止することなく、エンジンの始動性が向上する。また、本発明によれば、低温時はエンジン回転数を目標回転数にフィードバック制御するための演算ゲイン値を通常値よりも大きく設定することにより、気化器などの構造を複雑とすることなく、容易にスロットルバルブのあおり動作を行うことができ、製造コストを高めることなく、低温時の始動を確実に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１（Ａ）は発電機を駆動するための汎用エンジンを示す概略図であり、図１（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＡ−Ａ線に沿う方向の概略図である。
【００１１】
この汎用エンジンは、図１（Ａ）に示すように、クランク軸１１が回転自在に組み込まれたクランクケース１２を有し、クランクケース１２に設けられたシリンダ１３にはピストン１４が往復動自在に組み込まれ、ピストン１４はコネクティングロッド１５によりクランク軸１１に連結されている。クランクケース１２にはファンカバー１６が取り付けられ、ファンカバー１６内にはクランク軸１１に固定されるフライホイール１７が収容され、フライホイール１７には冷却ファン１８が取り付けられている。
【００１２】
ファンカバー１６に固定される発電体カバー１９にはステータ２１が固定され、フライホイール１７にはアウターロータ２２が固定され、ステータ２１とアウターロータ２２とにより発電体２３が構成されている。ステータ２１は鉄心２１ａとこの鉄心２１ａの外周部に巻き付けられる複数のコイル２１ｂとを有し、アウターロータ２２はステータ２１の外側に配置されるマグネット２２ａを有しており、この発電体２３はアウターロータ式となっている。
【００１３】
ファンカバー１６内には、クランク軸１１に対して相対回転自在に装着されたリコイルスタータのリコイルプーリ２４が配置され、リコイルプーリ２４に巻き付けられたリコイルロープ２５をその先端部に設けられたリコイルノブ２６を手に持って引き出すと、リコイルプーリ２４に設けられた図示しない爪部材がフライホイール１７に係合してフライホイール１７を介してクランク軸１１が回転し、エンジンを始動させることができる。クランクケース１２にはエンジン回転数センサ２７が設けられており、このエンジン回転数センサ２７がフライホイール１７に設けられた突起２８の通過を検出して信号を出力することによりエンジン回転数を検出することができる。
【００１４】
シリンダ１３に取り付けられるシリンダヘッド３０には、図１（Ｂ）に示されるように、空気と燃料の混合気を燃焼室３１に供給する吸気ポート３２と、燃焼排ガスを外部に排出する排気ポート３３とが形成されるとともに、吸気ポート３２を開閉する吸気弁３４と排気ポート３３を開閉する排気弁３５が設けられている。シリンダヘッド３０にはカムシャフト３６が回転自在に装着され、このカムシャフト３６に固定された図示しないスプロケットがクランク軸１１に固定されたスプロケット３７にチェーンを介して連結され、カムシャフト３６はクランク軸１１により回転駆動され、ロッカシャフト３８に装着されたロッカアーム３９ａ，３９ｂを介して吸気弁３４と排気弁３５が開閉駆動される。
【００１５】
吸気ポート３２には外部空気を案内する吸気管４１が接続され、この吸気管４１には空気に燃料を噴霧して混合気を生成する気化器４２が設けられるとともに、吸気管４１内を流れる空気の量を調整するスロットルバルブ４３が設けられており、このスロットルバルブ４３は駆動手段としてのスロットルモータ４４により駆動される。すなわち、本実施の形態においては、いわゆる電子制御スロットルが採用される。排気ポート３３にはマフラー４０が排気管４０ａにより接続されており、排出ガスはマフラー４０により消音されて外部に排出される。
【００１６】
図２は図１に示された汎用エンジンに組み込まれる低温始動装置の制御系を示すブロック図である。低温始動装置はスロットルモータ４４に対する制御量を演算するマイクロプロセッサCPU、制御プログラムや演算式などを格納するROM、演算されたデータや制御データを一時格納するRAMなどが組み込まれたコントローラ（制御手段）４５を有しており、コントローラ４５にはエンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ２７からの信号が入力されるとともに、エンジン周囲の温度を検出する外気温度センサ４６と、クランクケース１２内のエンジンオイルの温度を検出する油温センサ４７からの信号が入力される。さらに、コントローラ４５には操作パネル４８に設けられた図示しないスイッチの操作により設定される信号が入力されるようになっている。この操作パネル４８にはエンジンによる発電量を設定するスイッチが回転数設定手段として設けられ、この操作によってエンジンの目標回転数が設定される。
【００１７】
一方、コントローラ４５からは図１（Ｂ）に示したスロットルモータ４４に対して、演算した制御量に対応する制御信号が送られるようになっており、スロットルモータ４４によってスロットルバルブ４３の開度が調整される。より詳細には、コントローラ４５は、スロットルバルブ４３の開度を、操作パネル４８のスイッチ操作によって設定されたエンジンの目標回転数Ｎtと、エンジン回転数センサ２７からの検出信号により算出される実際のエンジン回転数Ｎaとの偏差εに応じて自動的にフィードバック制御する。例えば、スロットルモータ４４にコントローラ４５から出力される制御信号の出力値（制御量）をｍとすると、ｍ＝Ｋ×ε＋ｍ0により示される比例動作の演算式によりフィードバック制御する。Ｋは比例ゲインつまり演算ゲインであり、ｍ0は偏差ゼロの時の出力値であり、偏差εはエンジンの目標回転数Ｎtと実際の回転数Ｎaとの差により求められる。演算ゲインＫの値および演算式はROMに格納されている。すなわち、コントローラ４５は目標回転数Ｎtとエンジン回転数Ｎaとの偏差εに比例ゲインＫを積算する比例動作演算部としての機能を有する。
【００１８】
この演算ゲインＫは外気温度に応じて相違した値に設定されており、外気温度が低温、例えば５℃以下の場合の低温時のゲイン値Ｋcと、外気温度が所定の低温以上の場合の通常時のゲイン値Ｋnとが設定されてコントローラ４５のROMに格納されている。低温時のゲイン値Ｋcは通常時のゲイン値Ｋnよりも大きい値に設定されており、外気温度が低温の場合にはエンジン始動から設定時間が経過するまではエンジン回転数のフィードバック制御は通常時のゲイン値Ｋnの値よりも大きく設定された低温時のゲイン値Ｋcに基づいて制御される。ただし、複数の外気温度の範囲毎にエンジン始動時の演算ゲインＫの値を複数種類マップデータとしてROMに格納するようにしても良い。
【００１９】
図３はエンジン周囲の外気温度が低温状態の下でエンジン停止からエンジンを始動させたときのエンジン回転数の変化を示すタイムチャートであり、リコイルノブ２６によりリコイルロープ２５を作業者が引っ張ることによってエンジンが始動されると、大きな演算ゲインＫcの値が読み出され上述の比例動作の演算式によりスロットルモータ４４に対する制御量が演算される。これにより、強制的な制御ハンチングが生じ、スロットルモータ４４に出力される出力値ｍは大きく上下に変動を繰り返すことになり、スロットルバルブ４３はあおられて、実際のエンジン回転数Ｎaは始動直後の設定時間Ｔ1においては目標回転数Ｎtの上下に大きく変動を繰り返すことになる。設定時間Ｔ1が経過すると、通常状態の演算ゲインＫnの値によりフィードバック値が求められるので、実際のエンジン回転数Ｎaは目標回転数Ｎtに収束される。
【００２０】
油温センサ４７によりエンジンオイルの油温が検出されるようになっており、低温時のゲイン値Ｋcに基づく制御から通常時のゲイン値Ｋnに基づく制御には設定時間Ｔ1が経過すると切り換えるようにしているが、油温が設定温度以上に高くなったと判定されたときに通常状態に切り換えるようにしても良く、時間と温度の両方の条件が満たされたときに通常状態に切り換えるようにしても良い。
【００２１】
図４は低温始動装置の制御アルゴリズムを示すフローチャートであり、ステップＳ１ではエンジン周囲の外気温が低温であるか否かが判定され、このステップＳ１で低温であると判定されると、ステップＳ２において低温時のゲイン値Ｋcの値が読み出されて、スロットルモータ４４に対する出力値が通常時よりも大きな演算ゲインＫcに基づいて演算される。ステップＳ３においては演算結果に基づいてスロットルモータ４４が駆動され、設定時間Ｔ1が経過するまでスロットルバルブ４３が低温時のゲイン値Ｋcに基づいて制御される。
【００２２】
ステップＳ４で設定時間Ｔ1の経過が判定されると、ステップＳ５において通常状態のゲイン値Ｋnの値が読み出されて、スロットルモータ４４に対する出力値が通常状態のゲイン値Ｋnに基づいて演算される。ステップＳ６においては演算結果に基づいてスロットルモータ４４が駆動される。一方、エンジンを始動させたときにおける外気温度が低温でないとステップＳ１で判定されたときには、ステップＳ５，Ｓ６が実行されて、スロットルモータ４４は通常状態の演算ゲインに基づいて駆動される。
【００２３】
本発明は前記実施の形態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変更可能である。例えば、本発明の低温始動装置は図１に示すような発電機を駆動するための汎用エンジンのみならず、刈払機やランマーなどを駆動するための汎用エンジンにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（Ａ）は発電機を駆動するための汎用エンジンを示す概略図であり、（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＡ−Ａ線に沿う方向の概略図である。
【図２】図１に示された汎用エンジンに組み込まれる低温始動装置の制御回路を示すブロック図である。
【図３】エンジン周囲の外気温度が低温状態の下でエンジン停止からエンジンを始動させたときのエンジン回転数の変化を示すタイムチャートである。
【図４】低温始動装置の制御アルゴリズムを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２５】
１１      クランク軸
２７      エンジン回転数センサ
４１      吸気管
４３      スロットルバルブ
４４      スロットルモータ（駆動手段）
４５      コントローラ（制御手段）
４６      外気温度センサ
４７      油温センサ
４８      操作パネル（回転数設定手段）
【図１】
2006112357.tif 000003
【図２】
2006112357.tif 000004
【図３】
2006112357.tif 000005
【図４】
2006112357.tif 000006