特許 5732206 内燃エンジンの作動方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5732206

(24)【登録日】2015年4月17日

(45)【発行日】2015年6月10日

(54)【発明の名称】内燃エンジンの作動方法

(51)【国際特許分類】

   F02D 41/06 20060101AFI20150521BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20150521BHJP

   F02D 41/02 20060101ALI20150521BHJP

【ＦＩ】

   F02D41/06 330Z

   F02D45/00 376B

   F02D41/02 330B

【請求項の数】9

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2010-137107(P2010-137107)

(22)【出願日】2010年6月16日

(65)【公開番号】特開2011-1957(P2011-1957A)

(43)【公開日】2011年1月6日

【審査請求日】2013年5月2日

(31)【優先権主張番号】10 2009 025 195.2

(32)【優先日】2009年6月17日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】598052609

【氏名又は名称】アンドレアス シュティール アクチエンゲゼルシャフト ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト

(74)【代理人】

【識別番号】100091867

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 アキラ

(74)【代理人】

【識別番号】100154612

【弁理士】

【氏名又は名称】今井 秀樹

(74)【代理人】

【識別番号】100167151

【弁理士】

【氏名又は名称】金沢 充博

(72)【発明者】

【氏名】クラウス ガイヤー

【審査官】 竹下 和志

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−１４４５８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２７４９４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｄ ４１／００ − ４５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃エンジン（１）を作動させるための少なくとも１つの制御パラメータを制御する制御部（１８）を用いて前記内燃エンジンを作動させる方法であって、前記制御部（１８）が不揮発性メモリ（２０）とワーキングメモリ（２１）とを含んでいる前記方法において、
前記内燃エンジン（１）の作動中に、前記制御パラメータに対する作動値（ｘ_作動）を継続的に前記不揮発性メモリ（２０）に記憶するステップと、
前記内燃エンジン（１）のスタート時に前記制御パラメータに対する初期値を決定し、前記制御パラメータに対する前記初期値として、前記不揮発性メモリ（２０）に記憶されている前記作動値（ｘ_作動）を使用するか、前記制御パラメータの標準値（ｘ_標準）を使用するかをカウンタ（ａ）の値に基づいて決定するステップであって、スタートトライアル回数を検出するために前記内燃エンジン（１）のスタートのたびに前記カウンタ（ａ）をカウントアップさせ、前記カウンタ（ａ）の値がカウンタ限界値（ａ_限界）以下であれば、前記作動値（ｘ_作動）を前記制御パラメータに対する前記初期値として使用し、前記カウンタ（ａ）の値がカウンタ限界値（ａ_限界）以上であれば、前記標準値（ｘ_標準）を前記制御パラメータに対する前記初期値として使用するステップと、
作動中に少なくとも前記内燃エンジン（１）の回転数（ｎ）が、ほぼ１００００回転／分ないしほぼ１６０００回転／分である限界値（ｎ_限界）に達したときに、前記カウンタ（ａ）を出発値にリセットするステップと、
を含んでいる前記方法。

【請求項2】

前記カウンタ限界値（ａ_限界）が前記カウンタ（ａ）のカウントアップの値のほぼ１５倍ないしほぼ２５倍であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記制御パラメータに対し前記標準値（ｘ_標準）を使用するときに前記カウンタ（ａ）を出発値にリセットすることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記内燃エンジン（１）のスタート過程時に設定したスタート値（ｘ_スタート）を前記制御パラメータに対し使用することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一つに記載の方法。

【請求項5】

前記制御パラメータが燃料供給量（ｘ）であることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載の方法。

【請求項6】

燃料を配量弁（１３，１３’）を介して供給することを特徴とする、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

燃料を気化器（１０）に供給することを特徴とする、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

燃料を前記内燃エンジン（１）のクランクケース（４）に供給することを特徴とする、請求項６に記載の方法。

【請求項9】

内燃エンジン（１）が単気筒エンジン、特に２サイクルエンジンであることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか一つに記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃エンジンの作動方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１から知られている内燃エンジンの作動方法においては、スタート時の燃料供給量は、冷間スタートであるか暖機スタートであるかに応じて配分される。このため、内燃エンジンの最小作動時間が検出される。

【0003】

作動中に内燃エンジンの制御パラメータ（たとえば燃料供給量）を制御して、内燃エンジンの最適な設定（たとえば燃料空気比率）を得るようにすることが知られている。パワーソー、研磨切断機、刈払い機、芝刈り機等の手で操縦される作業機に使用される内燃エンジンは、同じ作動条件で作動されることが多い。それ故、制御部によって設定された制御パラメータに対する実際値を内燃エンジンの次のスタートの際にも呼び出すのが有利である。これにより、内燃エンジンの最適な設定状態に達するまでの時間を著しく短縮させることができる。たとえば操作者がエアフィルタをクリーニングすることで空気供給量が急激に且つ著しく多くなるなど、外部作動条件が変化すると、制御パラメータに対し記憶された値はもはや最適なものではない。内燃エンジンの作動条件が著しく変化すると、制御部が制御パラメータに対し再び最適値を設定するまで比較的長い時間がかかることがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】独国特許出願公開第３８４１４７５Ａ１号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の課題は、制御パラメータの迅速な好適な設定を可能にする内燃エンジンの作動方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この課題は、請求項１の構成を備えた内燃エンジンの作動方法によって解決される。

【0007】

本発明によれば、制御パラメータに対するその都度の実際値を不揮発性メモリに記憶させる。内燃エンジンのスタート時には、最後の実際値を、制御パラメータを制御するための初期値として考慮することができる。制御パラメータのために補助的に標準値が記憶されている。制御部は、少なくとも１つの判断基準に基づいて、最後の記憶値が制御パラメータに対する初期値としてもはや最適でないと判断して、記憶された最後の実際値の代わりに、決定した判断基準に基づいて、制御パラメータの標準値を初期値として使用することができる。従って、制御パラメータの標準値は制御パラメータがリセットされるデフォルト値である。

【0008】

有利には、前記判断基準はカウンタの値である。有利には、内燃エンジンのスタートのたびにカウンタをカウントアップさせる。これによって、内燃エンジンのスタートトライアルの回数を簡単に検出することができる。合目的には、作動中に少なくとも１つの作動パラメータが限界値に達したときに、カウンタを出発値にリセットする。作動パラメータは有利には内燃エンジンの回転数であり、回転数に対する限界値は特にほぼ１００００回転／分ないしほぼ１６０００回転／分である。従って、カウンタは、回転数がたとえば内燃エンジンの定格回転数の範囲にある限界値に達したときにリセットされる。エンジンが定格回転数に達したときには、制御パラメータは十分好適に設定されている。さらに、回転数が限界値に達したときには、エンジンが始動できたことが保証されている。エンジンが始動できない場合、或いは、たとえば制御パラメータの望ましくない設定のために必要な回転数に達していない場合には、内燃エンジンのスタートのたびにカウンタがカウントアップされる。

【0009】

カウンタがカウンタ限界値を越えたときに、制御パラメータに対し標準値を使用する。本発明によれば、カウンタ限界値はカウンタのカウントアップの値のほぼ１５倍ないしほぼ２５倍である。好ましくない条件で冷間スタートする場合、制御パラメータの設定が良好であっても、ほぼ１５回ないし２５回のスタートトライアルが生じることがある。成果のないスタートトライアルがこの回数を越えると、たとえば外部条件が変化したために、制御パラメータに対し記憶された実際値が好ましくないと前提することができる。このようなケースでは制御パラメータに対する標準値を使用する。これにより、制御部自身を制御パラメータに対する出発値にリセットすることができ、従って制御パラメータに対する最適値が許容時間内で達成されるよう保証する出発条件が提供される。

【0010】

合目的には、制御パラメータに対し標準値を使用するときにカウンタを出発値にリセットする。これにより、次のスタート過程後、記憶された制御パラメータの最後の実際値が再び設定されるよう保証される。有利には、内燃エンジンのスタート過程時に設定したスタート値を制御パラメータに対し使用する。従って、スタート時には、制御部は制御パラメータに対する最後の実際値を起用せずに、特別なスタート値を起用する。これにより、好ましくない条件でも内燃エンジンを始動できるよう保証することができる。

【0011】

有利には、制御パラメータは燃料供給量である。合目的には、燃料を配量弁を介して供給する。これにより、供給された燃料量を簡単に且つ正確に配分することができる。本発明によれば、燃料を気化器に供給する。しかし、燃料を内燃エンジンのクランクケースに供給するのも合目的である。内燃エンジンは特に単気筒エンジン、有利には２サイクルエンジンである。しかし、本発明による方法は単気筒４サイクルエンジンの制御にも適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】内燃エンジンの概略構成図である。

【図2】図１の内燃エンジンの制御部の構成図である。

【図3】本発明による方法の流れを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

図１に概略を示した内燃エンジン１は単気筒２サイクルエンジンとして構成されている。内燃エンジン１は、有利には、たとえばパワーチェーンソー、研磨切断機、刈払い機、芝刈り機等の手で操縦される作業機の工具を駆動するために用いる。内燃エンジン１はシリンダ２を有し、シリンダ２内にはピストン５が往復動するように支持されている。ピストン５は燃焼室３を有し、燃焼室３内には点火プラグ１７が突出している。燃焼室３からは排気部１５が出ている。ピストン５は、連接棒６を介して、クランクケース４内に回転可能に支持されているクランク軸２６を駆動する。クランク軸２６には相対回転不能にファンホイール１６が結合され、ファンホイール１６は少なくとも１つの磁石１９を有している。ファンホイール１６の外周には点火モジュール２２が配置され、点火モジュール２２には、クランク軸２６が回転するときに電圧が誘導される。点火モジュール２２は制御部１８と点火プラグ１７とにエネルギーを供給する。同時に、点火モジュール２２の信号は内燃エンジン１の回転数に関する情報を提供する。

【0014】

点火モジュール２２の代わりに、或いは、点火モジュール２２に加えて、クランク軸２６に、エネルギーを発生させ且つ回転数信号を発生させるための発電機を設けてもよい。

【0015】

内燃エンジン１は、クランクケース４に通じてピストン５により開閉制御される吸気部８を有している。吸気部８には、エアフィルタ１４の浄化側と連通している吸気通路９が開口している。吸気通路９内には気化器１０が配置されている。気化器１０内には、供給される燃焼空気量を制御するスロットルバルブ１１が回動可能に支持されている。気化器１０内では燃料穴１２が吸気通路９に開口している。気化器１０は燃料を配量する配量弁１３を有している。配量弁１３は制御部１８により制御されて燃料を吸気通路９内へ供給する。燃料を直接クランクケース４に供給する配量弁１３’を設けてもよい。

【0016】

内燃エンジン１の作動時には、ピストン５の上昇行程の際に燃料空気混合気が吸気通路９を介してクランクケース４内へ吸い込まれる。配量弁１３’をクランクケース４内に配置すると、燃焼空気のみがクランクケース４内へ吸い込まれ、燃料は配量弁１３’を介して別個に供給される。燃料空気混合気はピストン５の下降行程の際にクランクケース４内で圧縮され、ピストン５の下死点範囲で燃焼室３をクランクケース４と連通させる少なくとも１つの掃気通路７を介して燃焼室３内へ流入する。ピストン５の上死点範囲で燃料空気混合気は点火プラグ１７によって点火される。燃焼後、排ガスは排気部１５を通じて燃焼室３から排出される。内燃エンジン１を冷却するため、クランク軸２６には（図１では概略的に図示した）ファンホイール１６が相対回転不能に結合されている。

【0017】

制御部１８は内燃エンジン１の作動時に点火時点と燃料供給量の双方を制御する。このため、制御部１８は、点火モジュール２２の信号から内燃エンジン１の回転数ｎを検出する。その際制御部１８は燃料供給量を最適値に設定する。これは内燃エンジン１のその都度の負荷状態に依存している。供給すべき燃料量は、たとえば周囲温度、内燃エンジン１の温度、エアフィルタ１４を通じて吸い込まれる空気量のような外的な周囲条件にも依存している。

【0018】

図２は制御部１８の概略構成を示している。制御部１８は、内燃エンジン１の回転数と、場合によっては内燃エンジン１の負荷とから、実際に供給すべき燃料量ｘを算出するワーキングメモリ２１を有している。供給すべき燃料量を算出するために、たとえばクランクケース４内の圧力等の内燃エンジン１の他の作動パラメータを参照するようにしてもよい。内燃エンジン１の次のスタートの際に供給すべき燃料量の最適値を迅速に設定することができるようにするため、制御部１８は不揮発性メモリ２０（たとえばＥＰＲＯＭ）を有し、不揮発性メモリ２０には、供給すべき燃料量ｘに対する作動値ｘ_作動が継続的に記憶される。作動値ｘ_作動は通常は最後の実際値である。しかし、実際値が記憶限界値外にあれば、実際値は記憶されずに、限界値が作動値ｘ_作動として記憶される。これを矢印２５で示した。内燃エンジン１の次のスタートの際には、通常は、供給すべき燃料量ｘに対する最後の作動値ｘ_作動が不揮発性メモリ２０からワーキングメモリ２１へ呼び出されて、供給すべき燃料量に対する初期値として利用される。最後の作動値ｘ_作動がカウンタａの値から望ましくない値と判断された場合には、不揮発性メモリ２０に記憶されている標準値ｘ_標準が供給すべき燃料量ｘに対する初期値としてワーキングメモリ２１に呼び出される。ワーキングメモリ２１に、供給すべき燃料量ｘに対する標準値ｘ_標準を取り入れるか、作動値ｘ_作動を取り入れるかは、カウンタａに基づいて判断する。

【0019】

図３は本発明による方法のフローチャートである。内燃エンジン１がスタートすると、供給すべき燃料量ｘをまずスタート値ｘ_スタートに設定する。これにより、内燃エンジン１が常に同じ供給すべき燃料量ｘでスタートするよう保証されている。従って内燃エンジン１のスタートを確保することができる。内燃エンジン１がスタートすると、カウンタａが１だけカウントアップされる。スタート過程後に、カウンタａがカウンタ限界値ａ_限界を越えているかどうかが監視される。カウンタａがカウンタ限界値ａ_限界以下であれば、制御部１８により、初期燃料量として、作動値ｘ_作動が、特に燃料量ｘに対する最後の実際値が、ワーキングメモリ２１にロードされる。カウンタａの値がカウンタ限界値ａ_限界以上であれば、標準値ｘ_標準がワーキングメモリ２１に取り込まれる。次にカウンタａを０にセットする。これにより、燃料供給量が内燃エンジン１にとって好ましい初期値でスタートするよう保証されている。この初期値に基づいて制御部１８は燃料量ｘに対し最適値を調整する。内燃エンジン１の作動時には、内燃エンジン１の回転数ｎが限界回転数ｎ_限界を越えているかどうか、継続的にチェックされる。限界回転数ｎ_限界は有利には定格回転数に相当しており、合目的にはほぼ１００００回転／分ないしほぼ１６０００回転／分である。回転数ｎが限界回転数ｎ_限界に達すると、カウンタａは０にリセットされる。限界回転数ｎ_限界に達したということは、制御部１８が燃料量ｘに対する最適値を許容時間内に設定できるように燃料量ｘが設定されたということを意味している。限界回転数ｎ_限界に達しなければ、設定した燃料量ｘが望ましいものではなく、従って最適な燃料量ｘを設定するには、制御部１８を非常に長い時間にわたって必要とする。このようなケースではカウンタａはリセットされない。

【0020】

従って、内燃エンジン１がスタート後に限界回転数ｎ_限界に達しなければ、カウンタａはカウントアップされる。スタートトライアルが必要でなかった場合、或いは、内燃エンジン１がスタート直後に望ましくない調整のためにエンストする場合もそうである。これはたとえば冷間スタート時に発生することがある。カウンタａに対する限界値ａ_限界は有利にはほぼ１５ないしほぼ２５である。特に有利なのはほぼ２０の値である。２０回連続して限界回転数ｎ_限界に達しなければ、次のスタート後に、供給すべき燃料量に対する値として標準値ｘ_標準がワーキングメモリ２１にロードされる。その際標準値ｘ_標準は、内燃エンジン１が限界回転数ｎ_限界に達することができるように選定されている。これにより、周囲条件が著しく変化しても、内燃エンジン１が最適な供給すべき燃料量ｘをいつでも比較的迅速に設定することができることが保証されている。

【0021】

設定すべき燃料量ｘの代わりに、内燃エンジン１に対する他の制御パラメータをスタート値にリセットしてもよい。これはたとえば点火時点に対する値である。

【符号の説明】

【0022】

１ 内燃エンジン
４ クランクケース
１０ 気化器
１８ 制御部
２０ 不揮発性メモリ
２１ ワーキングメモリ
ａ カウンタ
ａ_限界 カウンタ限界値
ｎ_限界 作動パラメータの限界値
ｎ 内燃エンジンの回転数
ｘ 燃料供給量
ｘ_作動 制御パラメータの作動値
ｘ_標準 制御パラメータの標準値

【図1】

【図2】

【図3】