(57)【要約】   【課題】  エンジンの運転状態に適した細やかなチョークバルブの制御を行う。  【解決手段】  吸気管６上にスロットルバルブ８と直列にチョークバルブ９が設けられ、チョークバルブ９の開度は、ステッピングモータ１１で制御される。エンジン始動時のチョークバルブ開度（始動開度）はエンジン温度に応じて決定される。ステッピングモータ１１の駆動パルスレートもエンジン温度に応じて決定される。エンジン温度温度ＴＬより低い時にはパルスレートは設定範囲内で最も低い第１レートに設定される。そして、エンジン温度に応じて第２レートＴＨまで段々に大きいパルスレートが設定される。暖機運転で徐々にチョーク解除をするときは、高トルクによって高精度のチョーク開度が得られるようにパルスレートを低下させる。  【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン始動時にエンジン温度を代表する温度情報に基づいて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において、
前記チョークバルブの開度を制御するためのステッピングモータと、
前記ステッピングモータへ供給する駆動パルスのパルスレートを設定する手段とを備え、
前記ステッピングモータの初期化を前記チョークバルブの全閉側もしくは全開側で行うとともに、
前記パルスレートの設定手段が、エンジン始動用電源投入時の前記ステッピングモータの初期化では、該初期化後の暖機運転中よりもステッピングモータのパルスレートを大きく設定することを特徴とするオートチョーク装置。
【請求項２】
前記ステッピングモータの初期化時のパルスレートが前記温度情報に基づいて決定されることを特徴とする請求項１記載のオートチョーク装置。
【請求項３】
前記チョークバルブの始動開度が前記温度情報に基づいて決定され、該チョークバルブが前記始動開度へ移動するまで前記初期化時の大きいパルスレートが維持されることを特徴とする請求項１記載のオートチョーク装置。
【請求項４】
前記チョークバルブによるチョーク状態が解除された後の所定タイミングで前記チョークバルブを全開側へ駆動する全開指令を出力するように構成されたことを特徴とする請求項３記載のオートチョーク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オートチョーク装置に関し、特に始動後のエンジン温度上昇に対して温度に対応した良好な空燃比制御を行うことができるオートチョーク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの冷間始動時に使用されるオートチョーク装置は、温度検出素子で検出されたエンジン温度に従って、チョークバルブを作動させるソレノイドアクチュエータやダイアフラムアクチュエータを制御する。冷間始動時にオートチョーク装置によって混合気を濃くする方向に空燃比制御することによりエンジンを安定して始動させることができる。
【０００３】
例えば、特開平５−２８０４２５号公報には、シリンダヘッドの温度に対応した検出信号を出力するサーミスタからなるセンサでエンジンの冷機状態が検出された場合であって、しかもスロットルバルブが全閉状態となっている場合、すなわちエンジン始動時のチョークを作動させる必要がある冷間時にのみチョークソレノイドを自動的に作動させるオートチョーク装置が開示されている。
【特許文献１】特開平５−２８０４２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載された装置のように、ソレノイドアクチュエータを使用してチョークバルブを制御することは一般的である。しかし、ソレノイドをオンまたはオフ状態に制御するのでチョークを作動させる必要がある期間の終わり近く、つまりチョーク解除間際では、チョーク過剰になってしまうという問題点がある。
【０００５】
これに対して、バイメタルをアクチュエータとして利用することによってチョークバルブを連続的に制御することも試みられている。しかし、バイメタルは温度変化に対する応答性が悪いので、冷間始動後およびエンジン温度が高い状態での再始動後のいずれにおいてもチョーク解除のタイミングが遅れ、その結果、十分な出力が得られるまでに時間がかかるという問題点がある。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、エンジン温度に追従してきめ細かくチョークバルブを制御することができるオートチョーク装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、エンジン始動時にエンジン温度を代表する温度情報に基づいて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において、前記チョークバルブの開度を制御するためのステッピングモータと、前記ステッピングモータへ供給する駆動パルスのパルスレートを設定する手段とを備え、前記ステッピングモータの初期化を前記チョークバルブの全閉側もしくは全開側で行うとともに、前記パルスレートの設定手段が、エンジン始動用電源投入時の前記ステッピングモータの初期化では、該初期化後の暖機運転中よりもステッピングモータのパルスレートを大きく設定する点に第１の特徴がある。
【０００８】
前記ステッピングモータの初期化時のパルスレートが前記温度情報に基づいて決定されている点に第２の特徴がある。
【０００９】
また、本発明は、前記チョークバルブの始動開度が前記温度情報に基づいて決定され、該チョークバルブが前記始動開度へ移動するまで前記初期化時の大きいパルスレートが維持される点に第３の特徴がある。
【００１０】
また、本発明は、前記チョークバルブによるチョーク状態が解除された後の所定タイミングで前記チョークバルブを全開側へ駆動する全開指令を出力するように構成された点に第４の特徴がある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、オープンループで駆動されるステッピングモータの初期化を大きいパルスレートで素速く実行できるともに、暖機運転中はパルスレートを低下させて大きいトルクを得ることによって安定した開度調節を行うことができる。
【００１２】
ステッピングモータの初期化位置から温度に応じた適切な始動開度までチョークバルブを素速く移動させることができる。
【００１３】
チョークバルブを始動開度へ移動させる過程等で、万一脱調が発生して、暖機完了後にチョークバルブが実際に全開していない状態が発生しても、暖機完了後に所定のタイミングで出力される全開指令によって確実にチョークバルブを全開開度に移動できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係るオートチョーク装置のシステム構成を示すブロック図である。同図において、エンジン１は発電機の駆動源として使用されるものである。エンジン１にはエンジン温度を検出するための温度センサ２が設けられる。温度センサ２は、例えば、シリンダヘッド２ａに設けられる。さらにシリンダヘッド２ａには、点火プラグ３、吸気弁４および排気弁５が設けられる。
【００１５】
吸気弁４が設けられた吸気管６には、キャブレータ７が接続される。キャブレータ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。スロットルバルブ８はステッピングモータ１０で駆動されて開閉され、チョークバルブ９はステッピングモータ１１で駆動されて開閉される。
【００１６】
エンジン１は発電機１２に連結され、発電機１２はエンジン１で駆動されて交流を発生する。この交流は一旦整流された後、インバータ１３で所定周波数（５０もしくは６０Ｈｚの商用周波数）に制御され、商用電源電圧が出力される。
【００１７】
エンジン１のスタータモータを兼用する発電機１２は、エンジン１のクランク軸１ａに結合されるフライホイールの内周部分にマグネットが取り付けられてなるアウタロータ１２ａと、発電コイルが巻回されたステータ１２ｂからなる。クランク軸１ａには手動始動のためのリコイルスタータ（図示せず）を連結することができる。
【００１８】
発電機１２のアウタロータ１２ａには点火時期検出用のリラクタ１４が設けられ、ロータの周りには、リラクタ１４を検出する上死点前位置検出センサ（ＢＴＤＣセンサ）１５が設けられる。
【００１９】
点火プラグ３の点火時期およびチョークバルブ９の開度は運転制御部１６で制御される。チョーク制御部１７は温度センサ２で検出されるエンジン温度およびＢＴＤＣセンサ１５の出力によって検出されるエンジン回転数に従ってステッピングモータ１１を駆動して、温度に対応した適度な空燃比が得られるようにチョークバルブ９を作動させる。チョーク制御部１７の制御はさらに後述する。
【００２０】
ステッピングモータ１０は、電子ガバナによってエンジン回転数を所定の基準回転数に維持するように制御される。この基準回転数は負荷（インバータ１３の出力側に接続される電気負荷）の大きさによって可変である。
【００２１】
点火制御部１８は、ＢＴＤＣセンサ１５および発電機１２の交流出力波形に基づいて最適に点火時期を制御する。波形整形部１９，２０は、それぞれＢＴＤＣセンサ１５の出力波形および発電機１２の交流出力波形を整形する。点火時期は波形整形部１９，２０から供給される波形のタイミングによって制御されるが、本発明の要部ではないので詳細は省略する。
【００２２】
電源部２１は、運転制御部１６に必要な電源を形成するものであり、バッテリ２５および発電機１２の整流後電圧（インバータ１３の入力側電圧）を所定電圧の制御電源とするためのレギュレータを含む。運転制御部１６には、発電機１２の運転状態などを表示する液晶ディスプレイ２２を設けることができる。また、発電機１２を遠隔制御できるように、リモコン装置２３を接続するためのインタフェース２４を設けることもできる。なお、チョーク制御部１７や点火制御部１８は、マイクロコンピュータで構成できる。
【００２３】
図２は、チョーク制御部１７の動作を示すフローチャートである。この処理は、バッテリ２５から供給される電力で電源部２１が付勢されて開始される。また、バッテリ２５が過放電している場合は、リコイルスタータでエンジン１を回転させてそのときの発電機１２の発電出力で電源部２１が付勢される。
【００２４】
まず、ステップＳ１では、温度センサ２による検出温度を読み込む。ステップＳ２では、検出温度に対応するチョークバルブ９の位置（始動開度）を決定する。始動開度は、例えば予め設定されているテーブルから読み取る。チョークバルブ９の位置はステッピングモータ１１に供給する駆動信号のステップ数で表される。
【００２５】
ステップＳ３では、エンジン温度に対応するチョーク解除までの作動時間（基本チョーク解除時間）を決定する。
【００２６】
ステップＳ４では、初期化のためにステッピングモータ１１を駆動するとともに、チョークバルブ９の始動開度までチョークバルブ９を回動させるためにステッピングモータ１１を駆動する。この初期化およびチョークバルブ９を始動開度まで移動させるときのステッピングモータ１１のパルスレートつまり単位時間当たりの出力パルス数は、暖機運転時のチョーク解除動作におけるパルスレートより大きく設定される。ステッピングモータ１１はオープンループで駆動されるので、迅速にチョークバルブ９が動作することが望まれる初期化および始動開度への移動時には、パルスレートを大きく設定する。
【００２７】
ステップＳ４のステッピングモータ１１の初期化では、詳細を後述するように、チョークバルブ９を全閉側もしくは全開側に移動させるようにステッピングモータ１１に予定ステップ数（少なくとも、全閉位置に対応するステップ数）の駆動信号を供給する。これによってチョークバルブ９は全閉もしくは全開となる。そして、この全閉もしくは全開位置を基準にチョークバルブ９の始動開度は決定される。
【００２８】
バッテリによってスタータモータを駆動してエンジン始動する場合は、ステッピングモータ１１の初期化およびチョークバルブ９の始動開度までの移動後にエンジン始動という手順になる。一方、バッテリから電源供給できないときには、リコイルスタータによる手動回転で得た発電出力でステッピングモータ１１の駆動と点火を行うので、チョークバルブ９駆動とエンジン始動はほぼ同時に行われる。
【００２９】
チョークバルブ９を始動開度に移動させたならば、ステップＳ５において、暖機運転時のステッピングモータ１１のパルスレートを決定する。暖機運転時のパルスレートは前記初期化および始動開度までの移動時のパルスレートよりも低い固定値に設定される。暖機運転中は基本チョーク解除時間をかけてゆっくりとチョークバルブ９は開かれるので、エンジン温度にかかわりなくステッピングモータ１１の高速駆動は要求されない。したがって、暖機運転中の駆動パルスの供給に応じて十分なトルクで確実にステッピングモータ１１が駆動されるようパルスレートは低く設定される。
【００３０】
そして、エンジン始動後に、ステップＳ６では、チョークバルブ９が半開に到達しているか否かが判断される。この判断はステッピングモータ１１に供給した駆動信号のステップ数に基づいて行う。チョークバルブ９の開度が半開未満であれば、ステップＳ７に進んでエンジン回転数が検出される。エンジン回転数はＢＴＤＣセンサ１５の出力周期に基づいて検出することができるが、検出方法は周知のいかなる方法であってもよい。ステップＳ８では、チョークバルブ９が半開に到達するまでのモータ駆動条件を決定する。
【００３１】
半開までのモータ駆動条件の決定においては、ステップＳ３で決定された基本チョーク解除時間（始動開度から半開までの作動時間）に対して補正が行われる。ここの補正では、エンジン回転数が高くなるほど基本チョーク解除時間は短縮され、エンジン回転数が低くなるほど基本チョーク解除時間は延長される。
【００３２】
駆動周期（例えば、０．７秒）毎にステッピングモータ１１に供給される駆動信号のステップ数は、この駆動周期とエンジン回転数の増減に対応して延長もしくは短縮された基本チョーク解除時間とに基づいて決定される。駆動周期毎に供給される駆動信号のステップ数を多くすると素速くチョーク解除側へ移動できるし、ステップ数を少なくするとゆっくりとチョーク解除側へ移動される。
【００３３】
このようにステップＳ８では、チョークバルブ９を始動開度から半開させるまでの動作において、ステッピングモータ１１に供給する駆動周期毎の駆動信号のステップ数が決定され、ステップＳ９では、決定されたこの駆動条件（決定された駆動信号のステップ数）でステッピングモータ１１を駆動する。
【００３４】
ステップＳ６で、チョークバルブ９が半開に到達していると判断されれば、ステップＳ１０に進んで、チョークバルブ９が全開に到達したか否かが判断される。半開に到達したかどうかの判断と同様、この判断はステッピングモータ１１に供給した駆動信号のステップ数に基づいて行う。
【００３５】
チョークバルブ９の開度が全開未満であれば、ステップＳ１１に進んでエンジン回転数が検出される。ステップＳ１２では、チョークバルブ９が全開するまでのモータ駆動条件を決定する。ステップＳ１２でも、ステップＳ８と同様、エンジン回転数による基本チョーク解除時間（半開から全開までの作動時間）の補正と、ステッピングモータ１１に対して駆動周期毎に出力される駆動信号のステップ数の計算とを行う。ステップＳ１３では、決定されたモータ駆動条件（決定された駆動信号のステップ数）でステッピングモータ１１を駆動する。チョークバルブ９が全開に到達したと判断されれば、このチョーク制御は終了する。
【００３６】
図３は、ステッピングモータ１１の初期化（ステップＳ４）の詳細なフローチャートである。同図において、ステップＳ４１では、エンジン温度に応じてステッピングモータ１１のパルスレートを決定する。温度に対応するステッピングモータ１１のパルスレートを設定したテーブルの例を図４に示す。
【００３７】
ステップＳ４２では、ステップＳ２で決定された始動開度が予定値（例えば、半開とする）未満であるか否かが判別される。始動開度が半開未満であれば、ステップＳ４３に進み、始動開度が半開以上であれば、ステップＳ４４に進む。
【００３８】
ステップＳ４３では、ステッピングモータ１１をチョークバルブ９の全閉側で初期化する。つまり、チョークバルブ９を全閉側にステップＳ４１で決定したパルスレートで回動させる。ステップＳ４４では、ステッピングモータ１１をチョークバルブ９の全開側で初期化する。つまり、チョークバルブ９を全開側にステップＳ４１で決定したパルスレートで回動させる。
【００３９】
ステッピングモータ１１の初期化において、パルスレートをエンジン温度の関数として設定した理由は次の点にある。ステッピングモータはオープンループ制御されるので、外乱やステッピングモータのトルク低下によって脱調が生じた結果、回転角度が所望位置からずれてしまっていてもそれを検出することができない。
【００４０】
特に低温時はチョークバルブ９の軸の摩擦力が増大する傾向があり、もしこの場合の摩擦力がステッピングモータ１１の出力トルク程度に増大することがあると脱調を起こしやすくなってしまう。また、ステッピングモータが、パルスレートが増大するほど、すなわちパルス間隔が小さくなるほど出力トルクが低減する特性を有することは知られている。
【００４１】
そこで、図４に示したように、エンジン温度の関数でパルスレートを決定した。図４において、ステッピングモータ１１のパルスレートは第１レートＲ１および第２レートＲ２間で設定される。そして、このパルスレートは温度が第１温度ＴＬ以下の低温時には最も低い第１レートＲ１に設定され、第１温度ＴＬより高い第２温度ＴＨ以上の高温時には最も高い第２レートＲ２に設定される。そして、第１温度ＴＬおよび第２温度ＴＨの間ではエンジン温度が高くなるに従って第１レートＲ１から第２レートＲ２へ徐々にパルスレートが増大するように設定される。
【００４２】
こうして、エンジン温度が低温時にはパルスレートを低下させて出力トルクを増大させている。これによって、脱調を抑制することができる。
【００４３】
ステッピングモータ１１のパルスレートは低温時だけ低くするのに限らない。ステッピングモータ１１はパルスレートが高い状態に限らず他の要因によってもトルク不足を生じることがある。例えば、ステッピングモータ１１を駆動するための電源電圧が不足しているときにも出力トルクが低下する。電源電圧は、バッテリ２５の電圧が低下している場合や、リコイルスタータ使用時で回転力が弱くて十分な発電が行われない場合に低下する。したがって、この電源電圧を検出して、電源電圧が所定の電圧より低下している場合は、パルスレートを低下させて十分なトルクを得られるようにする。
【００４４】
なお、ステッピングモータ１１を初期化するとき、およびチョークバルブ９を始動開度まで移動させるときのトルク不足要因環境として、低いエンジン温度や低い電源電圧に以外のものも予定できる。経年劣化による摩擦の増大等も、チョークバルブ９が円滑に動作するのを阻害する要因のひとつである。
【００４５】
上述のように、エンジン温度に基づいて決定される始動開度が全閉側であるときはチョークバルブ９を全閉位置まで駆動させ、そこでステッピングモータ１１を初期化するようにした。また、エンジン温度に基づいて決定される始動開度が全開側であるときはチョークバルブ９を全開位置まで駆動させ、そこでステッピングモータ１１を初期化するようにした。このように初期化が始動開度により近い側で行われるので、初期化後、始動開度まで短時間でチョークバルブ９を移動させることができる効果がある。
【００４６】
ところで、通常使用されているステッピングモータは、出力トルクとパルスレートとの関係においてパルスレートが大きいとき等に励磁に対してロータの回転が追いつかなくなり脱調を起こすことがある。この場合、オープン制御されるステッピングモータでは、与えた駆動信号のステップ数に応じた所望の角度だけロータが回転しない。すなわち、チョーク解除の際、ステッピングモータ１１には、全開に相当するステップ数分の駆動信号が送られているにもかかわらず、脱調によってチョークバルブ９が全開していないことが起こりえる。
【００４７】
そこで、チョークバルブ９が全開したと判断された後に（全開に相当するステップ数の駆動信号を出力した後）、周期的にこの全開状態を維持するための制御（以下、「全開送り制御」という）が開始されるようにした。
【００４８】
図５は、全開送り制御のためのチョーク制御部の要部処理を示すフローチャートである。ステップＳ２０では、全開送り制御においてステッピングモータ１１に駆動信号を供給する全開送り周期か否かが判断される。全開送り周期は、チョーク制御部１７に、例えば２秒のタイマ手段を設け、このタイマ手段がタイムアップしたか否かで判断できる。予定の全開送り周期であれば、ステップＳ２１に進んでステッピングモータ１１へ全開送りのために指令（全開指令）を出力する。つまり、チョークバルブ９を全開側へ移動させるための予め設定した数の駆動信号がステッピングモータ１１に送出される。全開送りのための駆動信号数は、例えば、５ステップとする。
【００４９】
なお、全開送りはエンジン始動後の所定のタイミングで行われればよく、必ずしも定期的に行うものに限定されない。
【００５０】
図６は、エンジン始動時におけるエンジン温度毎のチョークバルブ９の位置つまり始動開度をステッピングモータ１１の駆動信号のステップ数で示した図である。この例では、エンジン温度がマイナス２５°Ｃから２０°Ｃまでの範囲ではチョークバルブ９は全閉（ステップ数＝１１０）であり、エンジン温度が３０°Ｃ以上では、チョークバルブ９はわずかに開かれている。そして、エンジン温度が６０°Ｃでは、チョークバルブ９は半開（ステップ数＝５５）であり、それ以上では、段階的にステップ数「３５」までチョークバルブ９が開かれている。この図から理解できるように、エンジン温度が６０°以下では始動開度が半開より全閉寄りであるので、ステッピングモータ１１はチョークバルブ９の全閉側で初期化される。また、エンジン温度が６０°以上では始動開度が半開より全開寄りであるので、ステッピングモータ１１はチョークバルブ９の全開側で初期化される。
【００５１】
図７は、エンジン温度に対応するチョーク解除時間の例を示す図である。ここでは、電子ガバナによってエンジン回転数が基準回転数３３００ｒｐｍになるように制御されているときの基本チョーク解除時間の例を示している。したがって、発電機１２に接続される負荷の変動によって基準回転数が変動したときには、基本チョーク解除時間は（半開までの作動時間および半開から全開までの作動時間はいずれも）エンジン回転数に応じて補正される。すなわち、負荷が増大してエンジン回転数が基準回転数より高めに推移する時にはチョーク解除時間を短くするし、負荷が減少してエンジン回転数が基準回転数より低めに推移する場合はチョーク解除時間を長くする。このように発電機１２つまりエンジン１の運転状態に応じて適正になるようにチョーク解除時間は補正される。
【００５２】
なお、本実施形態では、エンジン温度としてシリンダヘッド２ａの温度で代表させたが、チョークバルブ制御のためのエンジン温度はこの位置での温度に限定されない。例えば、オイルパンやエンジン水冷用のウォータジャケットに温度センサを装着して、潤滑オイル温度やエンジン冷却水の温度を検出し、これらでエンジン温度を代表させてもよい。その他、エンジン温度を代表できるエンジンケース部分で検出された温度情報を本発明のチョークバルブ制御に採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態に係るオートチョーク装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図２】チョーク制御部の動作を示すフローチャートである。
【図３】エンジン温度に対応するステッピングモータのパルスレートの例を示すテーブルである。
【図４】ステッピングモータの初期化および始動開度まで駆動する処理を示すフローチャートである。
【図５】チョークバルブを全開側に周期的に駆動する全開送り制御のフローチャートである。
【図６】エンジン始動時におけるエンジン温度毎のチョークバルブの位置を示す図である。
【図７】エンジン温度に対応するチョーク解除時間の例を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１…エンジン、  ２…温度センサ、  ６…吸気管、  ７…キャブレータ、  ８…スロットルバルブ、  ９…チョークバルブ、  １１…ステッピングモータ、  １２…発電機、  １３…インバータ、  １７…チョーク制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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