JP2009013965A - 気化器の電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一つの電動モータによりスロットル弁及びチョーク弁を自動的に開閉駆動し得るようした，低コストの気化器の電子制御装置を提供する。
【解決手段】吸気道２にその上流側からチョーク弁４及びスロットル弁５を順に配設した気化器Ｃに電動モータ１１を取り付け，この電動モータ１１の出力によりスロットル弁５を開閉すべく，電動モータ１１の出力軸２０を伝動機構１０を介してスロットル弁５に連結してなる，気化器の電子制御装置において，伝動機構１０の第１出力部３７，３９の出力によりチョーク弁４を全閉位置から全開位置に開くときは，伝動機構の第２出力部２３，２４を休止させてスロットル弁５を略全開位置に保持し，チョーク弁４を全開させた後は，第１出力部３７，３９を休止させて第２出力部２３，２４の出力によりスロットル弁５を開閉制御するようにした。
【選択図】 図３

Description

本発明は，主として汎用エンジンに適用される気化器の電子制御装置に関し，特に，吸気道にその上流側からチョーク弁及びスロットル弁を順に配設した気化器に電動モータを取り付け，この電動モータの出力により前記スロットル弁を開閉すべく，電動モータの出力軸を伝動機構を介して前記スロットル弁に連結し，前記電動モータには，その作動を制御する電子制御ユニットを接続してなるものゝ改良に関する。

従来，かゝる気化器用電子制御装置として，チョーク弁を手動で開閉するもの（特許文献１参照）と，チョーク弁を，スロットル弁の駆動用電動モータとは別の電動モータにより開閉駆動するもの（特許文献２参照）とが知られている。
特開２００５−７６５２２号公報 特開２００６−３２９０９４公報

ところで，従来装置の前者では，チョーク弁の手動による開閉操作に熟練を要し，また後者では，スロットル弁駆動用とチョーク弁駆動用との二つの電動モータを必要とすることから，コスト面で不利となる。

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，一つの電動モータによりスロットル弁及びチョーク弁を自動的に開閉駆動し得るようした，低コストの前記気化器の電子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，吸気道にその上流側からチョーク弁及びスロットル弁を順に配設した気化器に電動モータを取り付け，この電動モータの出力により前記スロットル弁を開閉すべく，電動モータの出力軸を伝動機構を介して前記スロットル弁に連結し，前記電動モータには，その作動を制御する電子制御ユニットを接続してなる，気化器の電子制御装置において，前記伝動機構に出力を取り出す第１出力部及び第２出力部を設け，その第１出力部の出力により前記チョーク弁を，また第２出力部の出力によりスロットル弁を個別に開閉駆動するようにしたことを第１の特徴とする。

尚，前記第１出力部は，後述する本発明の実施例中の制御溝３７及びチョークレバー３９に対応し，また前記第２出力部は非定速駆動ギヤ２３及び非定速被動ギヤ２４に対応する。

また本発明は，第１の特徴に加えて，前記伝動機構を，前記第１出力部の出力により前記チョーク弁を全閉位置から全開位置に開くときは，前記第２出力部を休止させて前記スロットル弁を略全開位置に保持し，前記チョーク弁を全開させた後は，前記第１出力部を休止させて前記第２出力部の出力により前記スロットル弁を開閉制御するように構成したことを第２の特徴とする。

さらに本発明は，第２の特徴に加えて，前記伝動機構を，前記電動モータの出力軸に設けられるピニオンと，このピニオンにより減速駆動される中間ギヤと，この中間ギヤに連動する駆動ギヤと，この駆動ギヤと協働して前記第２出力部を構成すべく前記スロットル弁に連結される被動ギヤと，前記中間ギヤに形成される制御溝と，この制御溝と協働して前記第１出力部を構成すべく前記チョーク弁に連結されて前記制御溝に係合するチョークレバーとで構成し，前記駆動ギヤ及び被動ギヤを，前記中間ギヤの回転時，前記制御溝により前記チョーク弁を全閉位置から全開位置に作動した時点で駆動ギヤによる被動ギヤの駆動を開始するように構成したことを第３の特徴とする。

さらにまた本発明は，第３の特徴に加えて，前記駆動ギヤによる前記被動ギヤの駆動により前記スロットル弁の開弁時，駆動ギヤ及び被動ギヤ間の減速比がスロットル弁が全閉位置に近づくにつれて増加するように，前記駆動ギヤ及び被動ギヤを非定速型に構成したことを第４の特徴とする。

さらにまた本発明は，第１〜第４の何れかに加えて，前記電動モータの回転に伴なう前記スロットル弁の開度変化速度が同電動モータの回転に伴なう前記チョーク弁の開度変化速度よりも遅くなるように前記伝動機構を構成したことを第５の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば，チョーク弁及びスロットル弁を開閉駆動する電動モータが一つで足り，部品点数の削減により大幅なコスト低減をもたらすことができると共に，重量の軽減を図ることができる。

本発明の第２の特徴によれば，エンジンの暖機運転を的確に行うことができる。

本発明の第３の特徴によれば，構造簡単な伝動機構をもってチョーク弁及びスロットル弁の順次制御を確実に行うことができる。

本発明の第４の特徴によれば，エンジンの常用回転域でスロットル弁の開度をきめ細かく的確に制御することができる。かくして，エンジン回転数を，負荷変動に拘らず希望回転数に自動的に制御することができる。

本発明の第５の特徴によれば，スロットル弁の開度調節をきめ細かく行うことが可能となり，エンジン回転数のハンチングを防ぐことができる。

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は本発明の電子制御装置を備える気化器の一部横断正面図，図２は図１の２−２線断面図，図３は図１の３−３線断面図，図４は図３の４−４線断面図，図５は図３の５−５線断面図，図６はエンジン始動時における伝動機構の状態を示す第１の作用説明図，図７はエンジンの暖機運転中における伝動機構の状態を示す第２の作用説明図，図８は暖機運転終了直後における伝動機構の状態を示す第３の作用説明図，図９はエンジンの常用運転時における伝動機構の状態を示す第４の作用説明図，図１０はチョークレバー及びスロットル弁の開閉タイミングを示す特性線図である。

先ず，図１及び図２において，気化器Ｃは，図示しない汎用エンジンの吸気ポートに連なる吸気道２を有する気化器本体１と，この気化器本体１の下端に接合されるフロート室体３とを備えており，上記吸気道２には，その上流側からチョーク弁４及びスロットル弁５が配設され，これらチョーク弁４及びスロットル弁５に挟まれる吸気道２のベンチュリ部に燃料ノズル９が開口する。チョーク弁４及びスロットル弁５は，何れも気化器本体１に縦向きに支持される弁軸４ａ，５ａの回動により開閉されるバタフライ型に構成される。これらチョーク弁４及びスロットル弁５に開閉制御を行う本発明の電子制御装置Ｄが気化器本体１の上部に取り付けられる。以下，チョーク弁４の弁軸４ａをチョーク軸４ａ，スロットル弁５の弁軸５ａをスロットル軸５ａという。

上記電子制御装置Ｄについて，図１，図３〜図５により説明する。

図１及び図３において，気化器本体１の上面に電子制御装置Ｄのケース７が取り付けられる。このケース７は，気化器本体１に複数のボルト８により固着されるケース本体７ａと，このケース本体７ａの上方開放面を閉鎖するケースカバー７ｂとで構成される。前記チョーク軸４ａ及びスロットル軸５ａの上端部は，このケース７内まで延びており，ケース７内において，これらチョーク軸４ａ及びスロットル軸５ａに伝動機構１０を介して共通一個の電動モータ１１の出力軸２０が連結される。電動モータ１１の取り付け用フランジ１２は，ケース本体７ａにボルト１３により固定される。

ケースカバー７ｂには，電動モータ１１の駆動を制御する電子制御ユニット１５が取り付けられ，この電子制御ユニット１５には，エンジン温度を検出するエンジン温度センサ１６の出力信号と，作業者の希望するエンジン回転数を設定する回転数設定器１７の出力信号とが入力されるようになっている。

図３〜図５において，伝動機構１０は，電動モータ１１の出力軸２０に固着されるピニオン２１と，このピニオン２１に噛合する大径の中間ギヤ２２と，この中間ギヤ２２と同軸に一体成形された，それより小径の非定速駆動ギヤ２３と，スロットル軸５ａに固着されて非定速駆動ギヤ２３に噛合する非定速被動ギヤ２４とを備えており，非定速被動ギヤ２４には，これをスロットル弁５の閉じ方向へ付勢するスロットル閉じばね２５が接続される。上記中間ギヤ２２及び非定速駆動ギヤ２３は，一個の段付きギヤ２６を構成しており，この段付きギヤ２６を回転自在に支持する支軸２７が，ケース本体７ａの底面に突設されるボス２８に圧入固定される。

非定速駆動及び被動ギヤ２３，２４は，何れも楕円ギヤもしくは偏心ギヤの一部によって構成されていて，中間ギヤ２２の回転範囲におけるスロットル弁５の可動領域β（図１０参照）で互いに噛合するようになっており，これらが噛合すると，非定速駆動ギヤ２３に対する非定速被動ギヤ２４の減速比がスロットル弁５の開度増加に応じて減少するようになっている（図１０の曲線ｂを参照）。また非定速駆動ギヤ２３は，中間ギヤ２２の回転範囲におけるチョークレバー３９の可動領域α（図１０参照）ではスロットル弁５を全開位置に保持すべく，非定速被動ギヤ２４と接するだけで該被動ギヤ２４を駆動し得ない円筒面２３ａを有する。この円筒面２３ａは非定速駆動ギヤ２３と中心を一にする。

図３及び図５に示すように，チョーク軸４ａには，軸受ブッシュ４０を介してチョークレバー３９のボス３９ａが回転自在に嵌合され，このチョークレバー３９とチョーク軸４ａとの間には，吸気道２下流側に一定値以上の負圧が発生したときチョーク弁４を自動的に開いて混合気の過濃化を防ぐリリーフ機構３１が設けられる。このリリーフ機構３１は，チョーク軸４ａの端部外周に突設される当接突起３３と，チョークレバー３９に形成されてこの当接突起３３を，その所定角度の回動を許容するように受容する凹溝３２と，この凹溝３２内で上記当接突起３３をチョーク弁４の閉じ方向に付勢するリリーフばね３４とで構成される。このリリーフ機構３１の構成に当たって，チョーク軸４ａは，吸気道２の下流に発生する吸気負圧によりチョーク弁４に開弁トルクが作用するように，チョーク弁４の中心から一側方向にオフセット配置される。

またチョークレバー３９には，これをチョーク弁４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。

一方，前記中間ギヤ２２の下面には，中間ギヤ２２同心の円弧溝３７ａと，この円弧溝３７ａの一端から半径方向内方に屈曲する半径方向溝３７ｂとからなる制御溝３７が形成される。この制御溝３７に，チョークレバー３９の先端部の従動ピン３８が摺動自在に係合される。

前記伝動機構１０，特に非定速駆動及び被動ギヤ２３，２４は，電動モータ１１の回転に伴なうスロットル弁５の開度変化速度が，電動モータ１１の回転に伴なうチョーク弁４の開度変化速度より遅くなるように構成される。図１０には，チョークレバー３９の開度変化速度が直線ａの勾配として，またスロットル弁５の開度変化速度が曲線ｂの勾配として現れており，曲線ｂの平均勾配は，直線ａの勾配より緩やかである。

次に，この実施例の作用について，主に図６〜図１０を参照しながら説明する。

エンジンの始動時，電子制御ユニット１５は，エンジンの温度センサ１６から入力されるエンジン温度情報に基づいて電動モータ１１を作動して，ピニオン２１を介して中間ギヤ２２を駆動する。即ち，エンジンの冷間時には，図６に示すように，制御溝３７の半径方向溝３７ｂがチョークレバー３９の従動ピン３８を受け入れる 位置まで中間ギヤ２２を回動する。このとき，非定速駆動ギヤ２３の円筒面２３ａが非定速被動ギヤ２４に接していて，スロットル弁５をスロットル閉じばね２５の付勢力に抗して全開位置に保持している。

そこで，エンジンを始動すべく，始動装置によりエンジンをクランキングすれば，気化器Ｃの吸気道２では，そのときの始動に適した濃度の混合気が生成されるように燃料ノズル９から燃料が噴出され，エンジンを常に容易に始動することができる。

エンジンの始動後，全閉状態のチョーク弁４にエンジンの吸気負圧が作用し，その吸気負圧によるチョーク弁４の開弁トルクが，リリーフばね３４によるチョーク弁４の閉弁トルクを上回ると，チョーク弁４は自動的に開いて吸気負圧を減少させ，これにより吸気道２で生成される混合気の過濃化が回避され，エンジンの良好な暖機運転状態が確保される。

暖機運転の進行によりエンジン温度が上昇すれば，それに応じて変化するエンジン温度センサ１６の出力信号に基づいて電子制御ユニット１５が電動モータ１１を作動し，ピニオン２１を介して中間ギヤ２２を図７で反時計方へ回転する。すると，チョークレバー３９は，その従動ピン３８が回転する半径方向溝３７ｂにより動かされることで強制的に徐々に開かれ，全開位置まで来ると，従動ピン３８は中間ギヤ２２と同心の円弧溝３７ａとの係合位置に到達する（図８の状態）。したがって，その後は，中間ギヤ２２の反時計方向への更なる回転によっても，従動ピン３８が円弧溝３７ａ内を相対的に移動するのみで，チョーク弁４は全開位置を維持することになる（図１０のチョーク可動領域α参照）。即ち，チョークレバー３９は，チョーク弁４の全開位置で休止状態となる。

一方，中間ギヤ２２と一体となって回転する非定速駆動ギヤ２３は，チョーク弁４が全開位置に到達するまでは，図６及び図７に示すように，単に円筒面２３ａで非定速被動ギヤ２４を受け止めていて，中間ギヤ２２の回転によるも非定速被動ギヤ２４を駆動しない休止状態に置かれる。そして，チョーク弁４が全開位置に到達すると，非定速駆動ギヤ２３は非定速被動ギヤ２４との噛合を開始し（図８参照），その後は，中間ギヤ２２の反時計方向への回転に伴ない，非定速駆動ギヤ２３が非定速被動ギヤ２４を駆動するので，スロットル弁５が全開位置から閉弁していき（図９参照），エンジン回転数を回転数設定器１７で設定された希望回転数に一致させる。その後は，エンジン負荷の変動に応じて変化するエンジン回転数を補正するようにスロットル弁５を開閉制御する（図１０のスロットル弁５の可動領域β参照）。

その際，非定速駆動及び被動ギヤ２３，２４により，スロットル弁５の開度変化速度は，前記チョーク弁４の開度変化速度よりも遅く制御されるので，スロットル弁５の開度調節をきめ細かく行うことが可能となり，エンジン回転数のハンチングを防ぐことができる。

特に，非定速駆動ギヤ２３に対する非定速被動ギヤ２４の減速比は，スロットル弁５の開度増加に応じて減少するので，エンジンの常用回転域でスロットル弁５の開度をきめ細かく的確に制御することができる。かくして，エンジン回転数を，負荷変動に拘らず希望回転数に自動的に制御することができる。

このように，一つの電動モータ１１の出力を中間ギヤ２２において分割し，その一方を制御溝３７を介してチョークレバー３９に，他方を非定速駆動ギヤ２３及び非定速被動ギヤ２４を介してスロットル弁５にそれぞれ伝達して，それらを個別制御するので，チョーク弁４及びスロットル弁５を開閉駆動する電動モータ１１が一つで足り，部品点数の削減により大幅なコスト低減をもたらすことができると共に，重量の軽減を図ることができる。

またチョーク弁４を全閉位置から全開位置に開くときは，スロットル弁５を略全開位置に保持し，チョーク弁４を全開させた後に，スロットル弁５のみを開閉制御するように，チョーク弁４及びスロットル弁５は順次制御されるので，エンジンの暖機運転を的確に行うことができる。

さらに伝動機構１０は，電動モータ１１の出力軸２０に設けられるピニオン２１と，このピニオン２１により減速駆動される中間ギヤ２２と，この中間ギヤ２２に連動する非定速駆動ギヤ２３と，スロットル弁５に連結されて非定速駆動ギヤ２３により駆動される非定速被動ギヤ２４と，中間ギヤ２２に形成される制御溝３７と，チョーク弁４に連結されて制御溝３７に従動ピン３８を係合させるチョークレバー３９とで構成し，非定速駆動ギヤ２３及び非定速被動ギヤ２４を，前記中間ギヤ２２の回転時，制御溝３７により前記チョーク弁４を全閉位置から全開位置に作動した時点で駆動ギヤ２３による非定速被動ギヤ２４の駆動を開始するように構成されるので，構造簡単な伝動機構１０をもってチョーク弁４及びスロットル弁５の順次制御を確実に行うことができる。

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。

本発明の電子制御装置を備える気化器の一部横断正面図。 図１の２−２線断面図。 図１の３−３線断面図。 図３の４−４線断面図。 図３の５−５線断面図。 エンジン始動時における伝動機構の状態を示す第１の作用説明図。 エンジンの暖機運転中における伝動機構の状態を示す第２の作用説明図。 暖機運転終了直後における伝動機構の状態を示す第３の作用説明図。 エンジンの常用運転時における伝動機構の状態を示す第４の作用説明図。 チョークレバー及びスロットル弁の開閉タイミングを示す特性線図。

符号の説明

Ｃ・・・・・気化器
Ｄ・・・・・電子制御装置
２・・・・・吸気道
４・・・・・チョーク弁
５・・・・・スロットル弁
１０・・・・伝動機構
１１・・・・電動モータ
１５・・・・電子制御ユニット
２０・・・・出力軸
２１・・・・ピニオン
２２・・・・中間ギヤ
２３，２４・・・伝動機構の第２出力部（非定速駆動ギヤ，非定速被動ギヤ）
３７，３９・・・伝動機構の第１出力部（制御溝，チョークレバー）

Claims (5)

1. 吸気道（２）にその上流側からチョーク弁（４）及びスロットル弁（５）を順に配設した気化器（Ｃ）に電動モータ（１１）を取り付け，この電動モータ（１１）の出力により前記スロットル弁（５）を開閉すべく，電動モータ（１１）の出力軸（２０）を伝動機構（１０）を介して前記スロットル弁（５）に連結し，前記電動モータ（１１）には，その作動を制御する電子制御ユニット（１５）を接続してなる，気化器の電子制御装置において，
   前記伝動機構（１０）に出力を取り出す第１出力部（３７，３９）及び第２出力部（２３，２４）を設け，その第１出力部（３７，３９）の出力により前記チョーク弁（４）を，また第２出力部（２３，２４）の出力によりスロットル弁（５）を個別に開閉駆動するようにしたことを特徴とする，気化器の電子制御装置。
2. 請求項１記載の気化器の電子制御装置において，
   前記伝動機構（１０）を，前記第１出力部（３７，３９）の出力により前記チョーク弁（４）を全閉位置から全開位置に開くときは，前記第２出力部（２３，２４）を休止させて前記スロットル弁（５）を略全開位置に保持し，前記チョーク弁（４）を全開させた後は，前記第１出力部（３７，３９）を休止させて前記第２出力部（２３，２４）の出力により前記スロットル弁（５）を開閉制御するように構成したことを特徴とする，気化器の電子制御装置。
3. 請求項２記載の気化器の電子制御装置において，
   前記伝動機構（１０）を，前記電動モータ（１１）の出力軸（２０）に設けられるピニオン（２１）と，このピニオン（２１）により減速駆動される中間ギヤ（２２）と，この中間ギヤ（２２）に連動する駆動ギヤ（２３）と，この駆動ギヤ（２３）と協働して前記第２出力部（２３，２４）を構成すべく前記スロットル弁（５）に連結される被動ギヤ（２４）と，前記中間ギヤ（２２）に形成される制御溝（３７）と，この制御溝（３７）と協働して前記第１出力部（３７，３９）を構成すべく前記チョーク弁（４）に連結されて前記制御溝（３７）に係合するチョークレバー（３９）とで構成し，前記駆動ギヤ（２３）及び被動ギヤ（２４）を，前記中間ギヤ（２２）の回転時，前記制御溝（３７）により前記チョーク弁（４）を全閉位置から全開位置に作動した時点で駆動ギヤ（２３）による被動ギヤ（２４）の駆動を開始するように構成したことを特徴とする，気化器の電子制御装置。
4. 請求項３記載の気化器の電子制御装置において，
   前記駆動ギヤ（２３）による前記被動ギヤ（２４）の駆動により前記スロットル弁（５）の開弁時，駆動ギヤ（２３）及び被動ギヤ（２４）間の減速比がスロットル弁（５）が全閉位置に近づくにつれて増加するように，前記駆動ギヤ（２３）及び被動ギヤ（２４）を非定速型に構成したことを特徴とする，気化器の電子制御装置。
5. 請求項１〜４の何れかに記載の気化器の電子制御装置において，
   前記電動モータ（１１）の回転に伴なう前記スロットル弁（５）の開度変化速度が同電動モータ（１１）の回転に伴なう前記チョーク弁（４）の開度変化速度よりも遅くなるように前記伝動機構（１０）を構成したことを特徴とする，気化器の電子制御装置。

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