黒煙発生抑制装置及び黒煙発生抑制方法
【課題】大気圧に基いて燃料噴射量を制限し、黒煙の発生と始動不良を防止する。
【解決手段】回転数に応じてコントロールラック２７位置を制御するガバナレバー２４と、アクセル操作量に応じた付勢力をガバナレバー２４に加えるテンションレバー２５とを備える、機械式ガバナ２０を有するエンジン１の黒煙発生抑制装置３０は、大気圧を検出する大気圧センサと、テンションレバー２５に直接又は間接に接触することによって、コントロールラック２７の可動範囲を、通常範囲又は通常範囲よりも燃料の減量側に設定される減量範囲に設定する高地ソレノイド３２と、キースイッチと、検出された大気圧に応じて、空気過剰率の減少を抑制するように、高地ソレノイド３２を作動させる制御装置と、を有しており、制御装置は、キースイッチがＯＮ位置からスタート位置に切り換えられたことを検出した後に、高地ソレノイド３２を作動させる。
【解決手段】回転数に応じてコントロールラック２７位置を制御するガバナレバー２４と、アクセル操作量に応じた付勢力をガバナレバー２４に加えるテンションレバー２５とを備える、機械式ガバナ２０を有するエンジン１の黒煙発生抑制装置３０は、大気圧を検出する大気圧センサと、テンションレバー２５に直接又は間接に接触することによって、コントロールラック２７の可動範囲を、通常範囲又は通常範囲よりも燃料の減量側に設定される減量範囲に設定する高地ソレノイド３２と、キースイッチと、検出された大気圧に応じて、空気過剰率の減少を抑制するように、高地ソレノイド３２を作動させる制御装置と、を有しており、制御装置は、キースイッチがＯＮ位置からスタート位置に切り換えられたことを検出した後に、高地ソレノイド３２を作動させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
回転数に応じてコントロールラック位置を制御するガバナレバーと、ガバナレバーに弾性部材を介して連結されるテンションレバーとを備える、機械式ガバナを有するエンジンの黒煙発生抑制装置及び黒煙発生抑制方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械式燃料噴射ポンプを使用した無過給ディーゼルエンジンでは、バネやリンク機構を用いて構成されたガバナ機構により、エンジン回転数、負荷に応じた燃料噴射量制御が行われている。
【０００３】
上記エンジンが気圧の低い高地で使用される場合、空気の密度が低下するにも関わらず、燃料噴射量は一定に保たれるため、空気過剰率が低下する。この結果、排ガス中の黒煙が増加する。特許文献１、２、及び３に開示される技術は、このような気圧低下による黒煙の発生を防止することを目的としている。これらの技術は、機械式ガバナを備えるエンジンにおいて、気圧が低下した場合に燃料噴射量を減少させる。
【０００４】
特許文献１において、テンションレバー３０に連動する操作部材３２の回動範囲は、位置変動部材により制限されている。位置変動部材５０の位置は、気圧計によって検出される気圧に応じて、変動する。気圧計は、真空に保たれたベローズ４８によって構成されている。
【０００５】
特許文献２において、スプリング入力レバー１４の回動範囲は、燃料制限ピン４によって制限されている。燃料制限ピン４の位置は、気圧計によって検出される気圧に応じて、変動する。気圧計は、真空に保たれたベローズ３１によって構成されている。
【０００６】
特許文献３において、メカニカルガバナ２の駆動は、手動選択装置２０の操作量に応じて制限されている。手動選択装置２０は、２０００ｍ等の高度に応じて設定された複数の切換位置を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−２３２６８７号公報
【特許文献２】特開平９−４２０１４号公報
【特許文献３】特開２００４−１３２１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
エンジンの始動時に大気圧に基づいて燃料噴射量を制限した場合、出力の不足によりエンジンが始動できない可能性がある。そこで、本発明は、大気圧に基づいて燃料噴射量を制限することによって空気過剰率の減少による黒煙の発生を防止しながら、始動不良の発生を防止できる、黒煙発生抑制装置及び黒煙発生抑制方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、回転数に応じてコントロールラック位置を制御するガバナレバーと、アクセル操作量に応じた付勢力をガバナレバーに加えるテンションレバーとを備える、機械式ガバナを有するエンジンの黒煙発生抑制装置において、大気圧を検出する大気圧センサと、テンションレバーに直接又は間接に接触することによって、コントロールラックの可動範囲を、通常範囲又は通常範囲よりも燃料の減量側に設定される減量範囲に設定するソレノイドと、スタータを始動させるスタータ始動指令及びスタータを停止させるスタータ停止指令を入力するスタータ操作器と、検出された大気圧に応じて空気過剰率の減少を抑制するようにソレノイドを作動させると共に、スタータ始動指令及びスタータ停止指令の入力を検出できる制御装置と、を有しており、制御装置は、スタータ停止指令を検出した後に、ソレノイドを作動させる、ことを特徴とするエンジンの黒煙発生抑制装置を提供する。
【００１０】
（ａ）好ましくは、スタータ停止指令の検出時点から、制御装置がソレノイドの作動を指令する時点までの間に、一定の待機時間が設けられている。
【００１１】
（ｂ）好ましくは、スタータ停止指令の検出時点から、制御装置がソレノイドの作動を指令する時点までの間に、可変の待機時間が設けられており、可変の待機時間は、スタータ始動指令の検出時点からスタータ停止指令の検出時点までのスタータ作動時間の増大に応じて増大する。
【００１２】
（ｃ）好ましくは、制御装置は、エンジンの運転中において定期的又は不定期に繰り返し、ソレノイドを作動させる。
【００１３】
（ｄ）好ましくは、更に、気温を検出する気温センサを備えており、制御装置は、検出された大気圧だけでなく、検出された気温に応じて、空気過剰率の減少を抑制するように、ソレノイドを作動させる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、大気圧に基づいて燃料噴射量を制限することによって空気過剰率の減少による黒煙の発生を防止しながら、始動不良の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】エンジンの構成を示す図である。
【図２】機械式ガバナ及び黒煙発生抑制装置の構成を示す図である。
【図３】黒煙発生抑制制御のフロー図である。
【図４】エンジン停止時における高地ソレノイド及びストップソレノイドを示す図である。
【図５】始動時制御及び低地制御における高地ソレノイド及びストップソレノイドを示す図である。
【図６】高地制御における高地ソレノイド及びストップソレノイドを示す図である。
【図７】高地ソレノイド及びストップソレノイドのタイムチャートの一例を示す図である。
【図８】黒煙発生抑制制御のフロー図である（第２実施形態）。
【図９】エンジンの構成を示す図である（第４実施形態）。
【図１０】黒煙発生抑制制御のフロー図である（第４実施形態）。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１実施形態）
図１は、エンジン１の構成を示す図である。エンジン１は、シリンダ２、ピストン３、クランク軸４、吸気菅５、排気管６、インジェクタ８、アクセルレバー９、及び機械式ガバナ２０を備えている。アクセルレバー９の操作により、機械式ガバナ２０を介してインジェクタ８からの燃料噴射量が変更される。ここで、機械式ガバナ２０は、アクセルレバー９の操作量だけでなくクランク軸４の回転数に応じて、インジェクタ８からの燃料噴射量を調整する。
【００１７】
また、エンジン１は、始動制御装置としての制御装置１０、キースイッチ１１、及びスタータモータ１２を備えている。制御装置１０は、キースイッチ１１の操作に基づいて、スタータモータ１２の作動を制御する。
【００１８】
また、エンジン１は、大気圧センサ１３を備えている。大気圧センサ１３は、大気圧を検出する。大気圧センサ１３は、後述の黒煙発生抑制装置３０の一部を構成している。
【００１９】
エンジン１は、コントロールパネル１５を備えている。キースイッチ１１、及び大気圧センサ１３は、コントロールパネル１５に配置されている。
【００２０】
図２は、機械式ガバナ２０及び黒煙発生抑制装置３０の構成を示す図である。図２において、機械式ガバナ２０は、ガバナシャフト２１、フライウェイト２２、ガバナスリーブ２３、ガバナレバー２４、テンションレバー２５、スプリング２６、コントロールラック２７、及び燃料プランジャ２８を備えている。ガバナシャフト２１は、クランク軸４に連結されている。ガバナレバー２４及びテンションレバー２５は、支持軸２９周りに回転自在に設けられている。支持軸２９は、機械式ガバナ２０のケーシングに支持されている。ガバナレバー２４の一端部及びテンションレバー２５の一端部は、スプリング２６を介して連結されている。ガバナレバー２４の他端部は、リンクを介してコントロールラック２７に連結されている。テンションレバー２５の他端部は、リンクを介してアクセルレバー９に連結されている。燃料プランジャ２８は、燃料配管を介してインジェクタ８に接続されている。
【００２１】
ガバナシャフト２１は、クランク軸４に連動する。フライウェイト２２は、ガバナシャフト２１の回転が生み出す遠心力により広がる。この結果、フライウェイト２２がガバナスリーブ２３を押し出すので、ガバナスリーブ２３がガバナシャフト２１の軸方向外側に突出する。ガバナレバー２４がガバナスリーブ２３の突出により傾くと、コントロールラック２７の位置が変更される。コントロールラック２７の位置の変更により、燃料プランジャ２８内に燃料を供給する通路の開口面積が変更される。この結果、燃料噴射量が変更される。一方、アクセルレバー８はユーザーによって操作される部材であり、アクセルレバー８によるアクセルの操作量に応じて、テンションレバー２５が傾く。ガバナレバー２４はスプリング２６を介してテンションレバー２５に連結されているので、テンションレバー２５に連動してガバナレバー２４も傾く。この結果、ガバナレバー２４は、エンジンの回転数及びアクセルの操作量に応じて、燃料噴射量を調整する。
【００２２】
図１、図２を参照して、黒煙発生抑制装置３０を説明する。黒煙発生抑制装置３０は、空気過剰率の減少を抑制するように、燃料噴射量の制限を実行又は解除する。
【００２３】
図１、図２において、黒煙発生抑制装置３０は、制御装置１０、キースイッチ１１、大気圧センサ１３、ストッパ３１、高地ソレノイド３２、及び高地出力調整ボルト３３を備えている。制御装置１０、キースイッチ１１、及び大気圧センサ１３は、図１に示されている。ストッパ３１、高地ソレノイド３２、及び高地出力調整ボルト３３は、図２に示されている。
【００２４】
ストッパ３１は、機械式ガバナ２０のケーシングに対して回転自在に支持されている。高地ソレノイド３２及び高地出力調整ボルト３３は、ストッパ３１の回動範囲を制限するように配置されている。高地ソレノイド３２の芯軸３２ａは、ストッパ３１に接触可能に配置されている。高地出力調整ボルト３３は、ストッパ３１に接触可能に配置されている。また、ストッパ３１は、テンションレバー２５に接触可能に配置されている。このため、高地ソレノイド３２及び高地出力調整ボルト３３は、ストッパ３１の可動範囲を制限できる。したがって、高地ソレノイド３２及び高地出力調整ボルト３３は、テンションレバー２５及びガバナレバー２４を介して、コントロールラック２７の可動範囲を制限する。
【００２５】
制御装置１０は、大気圧センサ１３によって検出される大気圧に基づいて、高地ソレノイド３２の駆動を制御する。制御装置１０は、高地ソレノイド３２内のＨｏｌｄコイル及びＰｕｌｌコイルの通電を制御することによって、芯軸３２ａの位置を制御する。芯軸３２ａの取り得る位置は、プッシュ位置及びプル位置である。プッシュ位置は、プル位置よりもテンションレバー２５側に設定されている。
【００２６】
制御装置１０は、キースイッチ１１の切換操作及び切換操作時点からの経過時間に基づいて、高地ソレノイド３２の駆動を制御する。キースイッチ１１の切換操作及び切換操作時点からの経過時間は、エンジンの駆動状態をある程度対応している。ユーザーは、キースイッチ１１内にキーを挿入し、該キーを操作することによって、キースイッチ１１を操作できる。キースイッチ１１の取りうる位置は、ＯＦＦ位置、ＯＮ位置（イグニッションＯＮ位置）、スタート位置（エンジンスタート位置）である。
【００２７】
キースイッチ１１は、スタータモータ１１を始動させるスタータ始動指令及びスタータを停止させるスタータ停止指令を入力するスタータ操作器である。キースイッチ１１のＯＦＦ位置からＯＮ位置への切換操作は、スタータ始動指令の制御装置１０への入力である。キースイッチ１１のＯＮ位置からスタート位置への切換操作は、スタータ停止指令の制御装置１０への入力である。制御装置１０は、スタータ始動指令の入力及びスタータ停止指令の入力を検出できる。また、制御装置１０は、スタータ始動指令の検出時点からスタータ停止指令の検出時点までの時間（スタータ作動時間）を検出できる。
【００２８】
図２において、機械式ガバナ２０は、エンジン停止時におけるテンションレバー２５の制限機構を備えている。テンションレバー２５の制限機構は、制御装置１０、キースイッチ１１、及びストップソレノイド４０からなっている。ストップソレノイド４０は、テンションレバー２５の回動範囲を制限するように配置されている。ストップソレノイド４０の芯軸４０ａは、テンションレバー２５に接触可能に配置されている。このため、ストップソレノイド４０は、テンションレバー２５の可動範囲を制限できる。この結果、コントロールラック２７の可動範囲も制限されるが、この制限された可動範囲内において燃料噴射量を最小から最大まで変更できる。つまり、ストップソレノイド４０は、燃料噴射量を制限しない。
【００２９】
制御装置１０は、キースイッチ１１の切換操作及び切換操作時点からの経過時間に基づいて、ストップソレノイド４０の駆動を制御する。
【００３０】
図３から図７を参照して、黒煙発生抑制制御を説明する。黒煙発生抑制制御は、制御装置１０による高地ソレノイド３２の制御を指している。図３は、黒煙発生抑制制御のフロー図である。まず、基本的に、図３に示されるフローにしたがって、黒煙発生抑制制御の説明を行う。
【００３１】
図４は、エンジン停止時における高地ソレノイド３２及びストップソレノイド４０を示す図である。図４に示されるように、エンジン停止時において、高地ソレノイド３２の芯軸３２ａはプッシュ位置ＰＨ３２にあり、ストップソレノイド４０の芯軸４０ａはプル位置ＰＬ４０にある。このとき、テンションレバー２５は燃料減量側ＦＤに傾いており、コントロールラック２７も燃料減量側ＦＤにある。
【００３２】
図２のステップＳ１において、制御装置１０は、キースイッチ１１がＯＦＦ位置からＯＮ位置に切り換えられたことを認識すると、スタータモータ１２を作動させる。この結果、エンジン１の始動が開始される。
【００３３】
ステップＳ１の次に、ステップＳ２が実行される。ステップＳ２において、制御装置１０は、始動時制御を開始する。始動時制御において、コントロールラック２７の可動範囲が、通常範囲に設定される。通常範囲において、燃料噴射量の変更可能な範囲は基本的に制限されていない。
【００３４】
図５は、始動時制御及び低地制御における高地ソレノイド３２及びストップソレノイド４０を示す図である。始動時制御の開始に伴って、制御装置１０は、高地ソレノイド３２の芯軸３２ａをプッシュ位置ＰＨ３２からプル位置ＰＬ３２に移動させ、ストップソレノイド４０の芯軸４０ａをプル位置ＰＬ４０からプッシュ位置ＰＨ４０に移動させる。始動時制御の実行中、制御装置１０は、高地ソレノイド３２の芯軸３２ａをプル位置ＰＬ３２に保ち、ストップソレノイド４０の芯軸４０ａをプッシュ位置ＰＨ４０に保つ。始動時制御において、コントロールラック２７の可動範囲は、ストップソレノイド４０によってのみ制限される通常範囲内にあるため、燃料噴射量の変更可能な範囲は制限されない。
【００３５】
ステップＳ２の次に、ステップＳ３が実行される。ステップＳ３において、制御装置１０は、キースイッチ１１がＯＮ位置からスタート位置に切り換えられたことを認識すると、スタータモータ１２の作動を停止させる。
【００３６】
ステップＳ３の次に、ステップＳ４が実行される。ステップＳ４において、制御装置１０は、スタート位置への切換時点から一定の待機時間ｗが経過したことを検出すると、ステップＳ５の判定処理を実行する。待機時間ｗは、例えば、５秒に設定されている。
【００３７】
ステップＳ５において、制御装置１０は、大気圧Ｐが、所定の閾値αよりも小さいか否かを判定する。大気圧Ｐが閾値αよりも小さい場合、制御装置１０は、ステップＳ６を実行する。大気圧Ｐが閾値α以上である場合、制御装置１０は、ステップＳ７を実行する。
【００３８】
閾値αは、例えば、９０ｋＰａに設定されている。１気圧は、約１０１．３ｋＰａである。つまり、閾値αは、約０．９気圧に設定されている。
【００３９】
ステップＳ６において、制御装置１０は、高地制御を開始する。高地制御において、コントロールラック２７の可動範囲が、減量範囲に設定される。減量範囲は、通常範囲よりも燃料の減量側に設定されている。
【００４０】
図６は、高地制御における高地ソレノイド３２及びストップソレノイド４０を示す図である。高地制御の開始に伴って、制御装置１０は、高地ソレノイド３２の芯軸３２ａをプル位置ＰＬ３２からプッシュ位置ＰＨ３２に移動させ、ストップソレノイド４０の芯軸４０ａをプッシュ位置ＰＨ４０からプル位置ＰＬ４０に移動させる。始動時制御の実行中、制御装置１０は、高地ソレノイド３２の芯軸３２ａをプッシュ位置ＰＨ３２に保ち、ストップソレノイド４０の芯軸４０ａをプル位置ＰＬ４０に保つ。始動時制御において、コントロールラック２７の可動範囲は、高地ソレノイド３２によって制限される減量範囲にあるため、燃料噴射量の変更可能な範囲は減量側に制限されている。
【００４１】
ステップＳ７において、制御装置１０は、低地制御を開始する。低地制御において、コントロールラック２７の可動範囲が、通常範囲に設定される。低地制御は、始動時制御と同じ制御であり、ステップＳ５からステップＳ７に処理が進んだ場合、低地制御において、制御装置１０は、高地ソレノイド３２及びストップソレノイド４０を始動時制御の実行中と同じ状態に保つ。
【００４２】
図５に示されるように、低地制御の実行中、制御装置１０は、高地ソレノイド３２の芯軸３２ａをプル位置ＰＬ３２に保ち、ストップソレノイド４０の芯軸４０ａをプッシュ位置ＰＨ４０に保つ。
【００４３】
図７を参照して、黒煙発生抑制制御の一例を示す。図７は、高地ソレノイド３２及びストップソレノイド４０のタイムチャートの一例を示す図である。図７には、高地ソレノイド３２及びストップソレノイド４０のそれぞれについて、Ｈｏｌｄコイルの通電状態、Ｐｕｌｌコイルの通電状態、及び芯軸の位置が記載されている。制御装置１０は、高地ソレノイド３２及びストップソレノイド４０について、Ｈｏｌｄコイルの通電状態及びＰｕｌｌコイルの通電状態を制御する。その結果、高地ソレノイド３２及びストップソレノイド４０の芯軸の位置が制御される。
【００４４】
時刻ｔ０は、キースイッチ１１がＯＦＦ位置からＯＮ位置に切り換えられた時刻を示している。時刻ｔ０以前は、エンジン１の停止時を示している。図４に示されるように、エンジン１の停止時において、高地ソレノイド３２の芯軸３２ａはプッシュ位置ＰＨ３２に保たれており、ストップソレノイド４０の芯軸４０ａはプル位置ＰＬ４０に保たれている。
【００４５】
時刻ｔ１は、キースイッチ１１がＯＮ位置からスタート位置に切り換えられた時刻を示している。時刻ｔ０から時刻ｔ１までは、エンジン１の始動時を示している。図５に示されるように、エンジン１の始動時において、高地ソレノイド３２の芯軸３２ａはプル位置ＰＬ３２に保たれており、ストップソレノイド４０の芯軸４０ａはプッシュ位置ＰＨ４０に保たれている。
【００４６】
時刻ｔ２は、時刻ｔ１から待機時間ｗが経過した時刻を示している。また、時刻ｔ３は、高地制御が開始される時刻を示している。時刻ｔ２から時刻ｔ３の間に、制御装置１０は、ステップＳ５の処理を実行する。つまり、制御装置１０は、検出された大気圧Ｐ０に基づいて大気圧Ｐを算出し、大気圧Ｐと閾値αとの比較を行う。
【００４７】
時刻ｔ３以後は、高地制御の実行中を示している。図６に示されるように、高地制御の実行中において、高地ソレノイド３２の芯軸３２ａはプッシュ位置ＰＨ３２に保たれており、ストップソレノイド４０の芯軸４０ａはプル位置ＰＬ４０に保たれている。
【００４８】
第１実施形態は、次の作用、効果を有している。第１実施形態では、検出された大気圧に応じて、空気過剰率の減少を抑制するように、コントロールラック２７の可動範囲が、通常範囲又は通常範囲よりも燃料の減量側に設定される減量範囲に設定される。また、第１実施形態では、始動開始から待機時間ｗが経過した後に、コントロールラック２７の可動範囲の制御が実行される。つまり、エンジン１の始動が完了するまで、燃料噴射量が制限されない。このため、第１実施形態は、大気圧に基づいて燃料噴射量を制限することによって空気過剰率の減少による黒煙の発生を防止しながら、始動不良の発生を防止できる。
【００４９】
（第２実施形態）
第２実施形態は、制御フローの内容において、第１実施形態と相違している。エンジン１の構成は、第１実施形態及び第２実施形態において共通している。したがって以下では、第２実施形態における制御フローを説明する。
【００５０】
図８は、黒煙発生抑制制御のフロー図である。第２実施形態の制御フローは、第１実施形態の制御フローの構成に加えて、ステップＳ８を更に備えている。
【００５１】
上述したように、ステップＳ６において高地制御が開始され、ステップＳ７において低地制御が開始される。ステップＳ６又はステップＳ７の開始後に、ステップＳ８が実行される。ステップＳ８において、制御装置１０は、高地制御又は低地制御の開始時刻から一定時間が経過したことを検出すると、再度ステップＳ５を実行する。この結果、一定時間毎に、ステップＳ５の判定処理が実行され、高地制御又は低地制御が新たに開始される。
【００５２】
第２実施形態は、次の作用、効果を有している。第２実施形態では、一定時間毎に、検出された大気圧に応じて高地ソレノイド３２が作動される。つまり、空気密度が低いときは空気過剰率の減少を防止するために出力が抑制され、空気密度が高いときは出力の制限が解除される。このため、第２実施形態は、大気圧の変化に応じて、黒煙の発生を抑制しながら出力を最大限発揮できる。
【００５３】
なお、ステップＳ５は、一定時間毎に定期的に再実行されるだけでなく、不定期に再実行されても良い。
【００５４】
（第３実施形態）
第３実施形態は、待機時間ｗの構成において、第１及び第２実施形態と相違している。以下では、第３実施形態における待機時間ｗを説明する。
【００５５】
第３実施形態では、一定の待機時間ｗではなく、可変の待機時間ｗが採用されている。可変の待機時間ｗは、スタータモータ１２の通電時間の長さに基づいて決定される。スタータモータ１２の通電時間ｔｓは、概ね、キースイッチ１１のＯＦＦ位置からＯＮ位置への切換操作時点からキースイッチ１１のＯＮ位置からスタート位置への切換操作時点までの時間に相当する。
【００５６】
（１）ｔｓ≦５（秒）の場合、待機時間ｗ＝５（秒）に設定される。
（２）５＜ｔｓ≦１０（秒）の場合、待機時間ｗ＝１０（秒）に設定される。
（３）１０（秒）＜ｔｓの場合、待機時間ｗ＝１５（秒）に設定される。
【００５７】
第３実施形態は、次の作用、効果を有している。第３実施形態では、エンジン１の始動に要した時間が長くなるにつれて、コントロールラックの可動範囲の制御の開始時刻が遅らされている。このため、第１実施形態は、より一層、始動不良の発生を防止できる。
【００５８】
（第４実施形態）
第４実施形態は、空気過剰率の減少を抑制するために、大気圧だけでなく気温に基づいて、高地ソレノイド３２の駆動を制御している。一方、第１から第３実施形態は、大気圧のみに基づいて高地ソレノイド３２の駆動を制御している。以下では、第１実施形態と第４実施形態との相違点を説明する。
【００５９】
図９は、エンジン１の構成を示す図である。エンジン１は、更に、気温センサ１４を備えている。気温センサ１４は、コントロールパネル１５に配置されている。気温センサ１４は、気温を検出する。気温センサ１４は、第４実施形態における黒煙発生抑制装置３０の一部を構成している。
【００６０】
図９、図２において、黒煙発生抑制装置３０は、制御装置１０、キースイッチ１１、大気圧センサ１３、気温センサ１４、ストッパ３１、高地ソレノイド３２、及び高地出力調整ボルト３３を備えている。制御装置１０、キースイッチ１１、大気圧センサ１３、及び気温センサ１４は、図９に示されている。ストッパ３１、高地ソレノイド３２、及び高地出力調整ボルト３３は、図２に示されている。
【００６１】
図１０は、黒煙発生抑制制御のフロー図である。第４実施形態におけるフロー図（図１０）は、ステップＳ５の構成において、第１実施形態におけるフロー図（図３）と異なっている。
【００６２】
ステップＳ５において、制御装置１０は、気温補正後の大気圧Ｐが、所定の閾値αよりも小さいか否かを判定する。気温補正後の大気圧Ｐが閾値αよりも小さい場合、制御装置１０は、ステップＳ６を実行する。気温補正後の大気圧Ｐが閾値α以上である場合、制御装置１０は、ステップＳ７を実行する。
【００６３】
気温補正後の大気圧Ｐは、例えば、（１）式で与えられる。
Ｐ＝Ｔ／（２７３＋２５）×Ｐ０・・・（１）
ここで、Ｔは気温（Ｋ）であり、Ｐ０は大気圧（ｋＰａ）である。第１項の分母（２７３＋２５）は、摂氏０度と絶対零度との温度差＋所定の基準温度を指している。ここでは、基準温度は２５度に設定されている。上述したように、大気圧Ｐ０は大気圧センサ１３によって検出され、気温Ｔは気温センサ１４によって検出される。制御装置１０は、検出された大気圧Ｐ０及び気温Ｔに基づいて、気温補正後の大気圧Ｐを算出できる。
【００６４】
ステップＳ５において、制御装置１０は、検出された大気圧Ｐ０及び気温Ｔに基づいて気温補正後の大気圧Ｐを算出し、気温補正後の大気圧Ｐと閾値αとの比較を行う。
【００６５】
第４実施形態は、次の作用、効果を有している。第４実施形態では、検出された大気圧及び気温に応じて、空気過剰率の減少を抑制するように、コントロールラック２７の可動範囲が、通常範囲又は通常範囲よりも燃料の減量側に設定される減量範囲に設定される。このため、第４実施形態は、大気圧の低下だけでなく気温の上昇による空気密度の低下に基づいて燃料噴射量を制限することにより、空気過剰率の増大による黒煙の発生をより正確に防止できる。
【符号の説明】
【００６６】
１ エンジン
１０ 制御装置
１２ スタータモータ
１３ 大気圧センサ
１４ 気温センサ
２０ 機械式ガバナ
２４ ガバナレバー
２５ テンションレバー
２７ コントロールラック
３０ 黒煙発生抑制装置
３２ 高地ソレノイド
Ｐ 気温補正後の大気圧
Ｐ０ 検出された大気圧
Ｔ 検出された気温
【技術分野】
【０００１】
回転数に応じてコントロールラック位置を制御するガバナレバーと、ガバナレバーに弾性部材を介して連結されるテンションレバーとを備える、機械式ガバナを有するエンジンの黒煙発生抑制装置及び黒煙発生抑制方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械式燃料噴射ポンプを使用した無過給ディーゼルエンジンでは、バネやリンク機構を用いて構成されたガバナ機構により、エンジン回転数、負荷に応じた燃料噴射量制御が行われている。
【０００３】
上記エンジンが気圧の低い高地で使用される場合、空気の密度が低下するにも関わらず、燃料噴射量は一定に保たれるため、空気過剰率が低下する。この結果、排ガス中の黒煙が増加する。特許文献１、２、及び３に開示される技術は、このような気圧低下による黒煙の発生を防止することを目的としている。これらの技術は、機械式ガバナを備えるエンジンにおいて、気圧が低下した場合に燃料噴射量を減少させる。
【０００４】
特許文献１において、テンションレバー３０に連動する操作部材３２の回動範囲は、位置変動部材により制限されている。位置変動部材５０の位置は、気圧計によって検出される気圧に応じて、変動する。気圧計は、真空に保たれたベローズ４８によって構成されている。
【０００５】
特許文献２において、スプリング入力レバー１４の回動範囲は、燃料制限ピン４によって制限されている。燃料制限ピン４の位置は、気圧計によって検出される気圧に応じて、変動する。気圧計は、真空に保たれたベローズ３１によって構成されている。
【０００６】
特許文献３において、メカニカルガバナ２の駆動は、手動選択装置２０の操作量に応じて制限されている。手動選択装置２０は、２０００ｍ等の高度に応じて設定された複数の切換位置を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−２３２６８７号公報
【特許文献２】特開平９−４２０１４号公報
【特許文献３】特開２００４−１３２１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
エンジンの始動時に大気圧に基づいて燃料噴射量を制限した場合、出力の不足によりエンジンが始動できない可能性がある。そこで、本発明は、大気圧に基づいて燃料噴射量を制限することによって空気過剰率の減少による黒煙の発生を防止しながら、始動不良の発生を防止できる、黒煙発生抑制装置及び黒煙発生抑制方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、回転数に応じてコントロールラック位置を制御するガバナレバーと、アクセル操作量に応じた付勢力をガバナレバーに加えるテンションレバーとを備える、機械式ガバナを有するエンジンの黒煙発生抑制装置において、大気圧を検出する大気圧センサと、テンションレバーに直接又は間接に接触することによって、コントロールラックの可動範囲を、通常範囲又は通常範囲よりも燃料の減量側に設定される減量範囲に設定するソレノイドと、スタータを始動させるスタータ始動指令及びスタータを停止させるスタータ停止指令を入力するスタータ操作器と、検出された大気圧に応じて空気過剰率の減少を抑制するようにソレノイドを作動させると共に、スタータ始動指令及びスタータ停止指令の入力を検出できる制御装置と、を有しており、制御装置は、スタータ停止指令を検出した後に、ソレノイドを作動させる、ことを特徴とするエンジンの黒煙発生抑制装置を提供する。
【００１０】
（ａ）好ましくは、スタータ停止指令の検出時点から、制御装置がソレノイドの作動を指令する時点までの間に、一定の待機時間が設けられている。
【００１１】
（ｂ）好ましくは、スタータ停止指令の検出時点から、制御装置がソレノイドの作動を指令する時点までの間に、可変の待機時間が設けられており、可変の待機時間は、スタータ始動指令の検出時点からスタータ停止指令の検出時点までのスタータ作動時間の増大に応じて増大する。
【００１２】
（ｃ）好ましくは、制御装置は、エンジンの運転中において定期的又は不定期に繰り返し、ソレノイドを作動させる。
【００１３】
（ｄ）好ましくは、更に、気温を検出する気温センサを備えており、制御装置は、検出された大気圧だけでなく、検出された気温に応じて、空気過剰率の減少を抑制するように、ソレノイドを作動させる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、大気圧に基づいて燃料噴射量を制限することによって空気過剰率の減少による黒煙の発生を防止しながら、始動不良の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】エンジンの構成を示す図である。
【図２】機械式ガバナ及び黒煙発生抑制装置の構成を示す図である。
【図３】黒煙発生抑制制御のフロー図である。
【図４】エンジン停止時における高地ソレノイド及びストップソレノイドを示す図である。
【図５】始動時制御及び低地制御における高地ソレノイド及びストップソレノイドを示す図である。
【図６】高地制御における高地ソレノイド及びストップソレノイドを示す図である。
【図７】高地ソレノイド及びストップソレノイドのタイムチャートの一例を示す図である。
【図８】黒煙発生抑制制御のフロー図である（第２実施形態）。
【図９】エンジンの構成を示す図である（第４実施形態）。
【図１０】黒煙発生抑制制御のフロー図である（第４実施形態）。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１実施形態）
図１は、エンジン１の構成を示す図である。エンジン１は、シリンダ２、ピストン３、クランク軸４、吸気菅５、排気管６、インジェクタ８、アクセルレバー９、及び機械式ガバナ２０を備えている。アクセルレバー９の操作により、機械式ガバナ２０を介してインジェクタ８からの燃料噴射量が変更される。ここで、機械式ガバナ２０は、アクセルレバー９の操作量だけでなくクランク軸４の回転数に応じて、インジェクタ８からの燃料噴射量を調整する。
【００１７】
また、エンジン１は、始動制御装置としての制御装置１０、キースイッチ１１、及びスタータモータ１２を備えている。制御装置１０は、キースイッチ１１の操作に基づいて、スタータモータ１２の作動を制御する。
【００１８】
また、エンジン１は、大気圧センサ１３を備えている。大気圧センサ１３は、大気圧を検出する。大気圧センサ１３は、後述の黒煙発生抑制装置３０の一部を構成している。
【００１９】
エンジン１は、コントロールパネル１５を備えている。キースイッチ１１、及び大気圧センサ１３は、コントロールパネル１５に配置されている。
【００２０】
図２は、機械式ガバナ２０及び黒煙発生抑制装置３０の構成を示す図である。図２において、機械式ガバナ２０は、ガバナシャフト２１、フライウェイト２２、ガバナスリーブ２３、ガバナレバー２４、テンションレバー２５、スプリング２６、コントロールラック２７、及び燃料プランジャ２８を備えている。ガバナシャフト２１は、クランク軸４に連結されている。ガバナレバー２４及びテンションレバー２５は、支持軸２９周りに回転自在に設けられている。支持軸２９は、機械式ガバナ２０のケーシングに支持されている。ガバナレバー２４の一端部及びテンションレバー２５の一端部は、スプリング２６を介して連結されている。ガバナレバー２４の他端部は、リンクを介してコントロールラック２７に連結されている。テンションレバー２５の他端部は、リンクを介してアクセルレバー９に連結されている。燃料プランジャ２８は、燃料配管を介してインジェクタ８に接続されている。
【００２１】
ガバナシャフト２１は、クランク軸４に連動する。フライウェイト２２は、ガバナシャフト２１の回転が生み出す遠心力により広がる。この結果、フライウェイト２２がガバナスリーブ２３を押し出すので、ガバナスリーブ２３がガバナシャフト２１の軸方向外側に突出する。ガバナレバー２４がガバナスリーブ２３の突出により傾くと、コントロールラック２７の位置が変更される。コントロールラック２７の位置の変更により、燃料プランジャ２８内に燃料を供給する通路の開口面積が変更される。この結果、燃料噴射量が変更される。一方、アクセルレバー８はユーザーによって操作される部材であり、アクセルレバー８によるアクセルの操作量に応じて、テンションレバー２５が傾く。ガバナレバー２４はスプリング２６を介してテンションレバー２５に連結されているので、テンションレバー２５に連動してガバナレバー２４も傾く。この結果、ガバナレバー２４は、エンジンの回転数及びアクセルの操作量に応じて、燃料噴射量を調整する。
【００２２】
図１、図２を参照して、黒煙発生抑制装置３０を説明する。黒煙発生抑制装置３０は、空気過剰率の減少を抑制するように、燃料噴射量の制限を実行又は解除する。
【００２３】
図１、図２において、黒煙発生抑制装置３０は、制御装置１０、キースイッチ１１、大気圧センサ１３、ストッパ３１、高地ソレノイド３２、及び高地出力調整ボルト３３を備えている。制御装置１０、キースイッチ１１、及び大気圧センサ１３は、図１に示されている。ストッパ３１、高地ソレノイド３２、及び高地出力調整ボルト３３は、図２に示されている。
【００２４】
ストッパ３１は、機械式ガバナ２０のケーシングに対して回転自在に支持されている。高地ソレノイド３２及び高地出力調整ボルト３３は、ストッパ３１の回動範囲を制限するように配置されている。高地ソレノイド３２の芯軸３２ａは、ストッパ３１に接触可能に配置されている。高地出力調整ボルト３３は、ストッパ３１に接触可能に配置されている。また、ストッパ３１は、テンションレバー２５に接触可能に配置されている。このため、高地ソレノイド３２及び高地出力調整ボルト３３は、ストッパ３１の可動範囲を制限できる。したがって、高地ソレノイド３２及び高地出力調整ボルト３３は、テンションレバー２５及びガバナレバー２４を介して、コントロールラック２７の可動範囲を制限する。
【００２５】
制御装置１０は、大気圧センサ１３によって検出される大気圧に基づいて、高地ソレノイド３２の駆動を制御する。制御装置１０は、高地ソレノイド３２内のＨｏｌｄコイル及びＰｕｌｌコイルの通電を制御することによって、芯軸３２ａの位置を制御する。芯軸３２ａの取り得る位置は、プッシュ位置及びプル位置である。プッシュ位置は、プル位置よりもテンションレバー２５側に設定されている。
【００２６】
制御装置１０は、キースイッチ１１の切換操作及び切換操作時点からの経過時間に基づいて、高地ソレノイド３２の駆動を制御する。キースイッチ１１の切換操作及び切換操作時点からの経過時間は、エンジンの駆動状態をある程度対応している。ユーザーは、キースイッチ１１内にキーを挿入し、該キーを操作することによって、キースイッチ１１を操作できる。キースイッチ１１の取りうる位置は、ＯＦＦ位置、ＯＮ位置（イグニッションＯＮ位置）、スタート位置（エンジンスタート位置）である。
【００２７】
キースイッチ１１は、スタータモータ１１を始動させるスタータ始動指令及びスタータを停止させるスタータ停止指令を入力するスタータ操作器である。キースイッチ１１のＯＦＦ位置からＯＮ位置への切換操作は、スタータ始動指令の制御装置１０への入力である。キースイッチ１１のＯＮ位置からスタート位置への切換操作は、スタータ停止指令の制御装置１０への入力である。制御装置１０は、スタータ始動指令の入力及びスタータ停止指令の入力を検出できる。また、制御装置１０は、スタータ始動指令の検出時点からスタータ停止指令の検出時点までの時間（スタータ作動時間）を検出できる。
【００２８】
図２において、機械式ガバナ２０は、エンジン停止時におけるテンションレバー２５の制限機構を備えている。テンションレバー２５の制限機構は、制御装置１０、キースイッチ１１、及びストップソレノイド４０からなっている。ストップソレノイド４０は、テンションレバー２５の回動範囲を制限するように配置されている。ストップソレノイド４０の芯軸４０ａは、テンションレバー２５に接触可能に配置されている。このため、ストップソレノイド４０は、テンションレバー２５の可動範囲を制限できる。この結果、コントロールラック２７の可動範囲も制限されるが、この制限された可動範囲内において燃料噴射量を最小から最大まで変更できる。つまり、ストップソレノイド４０は、燃料噴射量を制限しない。
【００２９】
制御装置１０は、キースイッチ１１の切換操作及び切換操作時点からの経過時間に基づいて、ストップソレノイド４０の駆動を制御する。
【００３０】
図３から図７を参照して、黒煙発生抑制制御を説明する。黒煙発生抑制制御は、制御装置１０による高地ソレノイド３２の制御を指している。図３は、黒煙発生抑制制御のフロー図である。まず、基本的に、図３に示されるフローにしたがって、黒煙発生抑制制御の説明を行う。
【００３１】
図４は、エンジン停止時における高地ソレノイド３２及びストップソレノイド４０を示す図である。図４に示されるように、エンジン停止時において、高地ソレノイド３２の芯軸３２ａはプッシュ位置ＰＨ３２にあり、ストップソレノイド４０の芯軸４０ａはプル位置ＰＬ４０にある。このとき、テンションレバー２５は燃料減量側ＦＤに傾いており、コントロールラック２７も燃料減量側ＦＤにある。
【００３２】
図２のステップＳ１において、制御装置１０は、キースイッチ１１がＯＦＦ位置からＯＮ位置に切り換えられたことを認識すると、スタータモータ１２を作動させる。この結果、エンジン１の始動が開始される。
【００３３】
ステップＳ１の次に、ステップＳ２が実行される。ステップＳ２において、制御装置１０は、始動時制御を開始する。始動時制御において、コントロールラック２７の可動範囲が、通常範囲に設定される。通常範囲において、燃料噴射量の変更可能な範囲は基本的に制限されていない。
【００３４】
図５は、始動時制御及び低地制御における高地ソレノイド３２及びストップソレノイド４０を示す図である。始動時制御の開始に伴って、制御装置１０は、高地ソレノイド３２の芯軸３２ａをプッシュ位置ＰＨ３２からプル位置ＰＬ３２に移動させ、ストップソレノイド４０の芯軸４０ａをプル位置ＰＬ４０からプッシュ位置ＰＨ４０に移動させる。始動時制御の実行中、制御装置１０は、高地ソレノイド３２の芯軸３２ａをプル位置ＰＬ３２に保ち、ストップソレノイド４０の芯軸４０ａをプッシュ位置ＰＨ４０に保つ。始動時制御において、コントロールラック２７の可動範囲は、ストップソレノイド４０によってのみ制限される通常範囲内にあるため、燃料噴射量の変更可能な範囲は制限されない。
【００３５】
ステップＳ２の次に、ステップＳ３が実行される。ステップＳ３において、制御装置１０は、キースイッチ１１がＯＮ位置からスタート位置に切り換えられたことを認識すると、スタータモータ１２の作動を停止させる。
【００３６】
ステップＳ３の次に、ステップＳ４が実行される。ステップＳ４において、制御装置１０は、スタート位置への切換時点から一定の待機時間ｗが経過したことを検出すると、ステップＳ５の判定処理を実行する。待機時間ｗは、例えば、５秒に設定されている。
【００３７】
ステップＳ５において、制御装置１０は、大気圧Ｐが、所定の閾値αよりも小さいか否かを判定する。大気圧Ｐが閾値αよりも小さい場合、制御装置１０は、ステップＳ６を実行する。大気圧Ｐが閾値α以上である場合、制御装置１０は、ステップＳ７を実行する。
【００３８】
閾値αは、例えば、９０ｋＰａに設定されている。１気圧は、約１０１．３ｋＰａである。つまり、閾値αは、約０．９気圧に設定されている。
【００３９】
ステップＳ６において、制御装置１０は、高地制御を開始する。高地制御において、コントロールラック２７の可動範囲が、減量範囲に設定される。減量範囲は、通常範囲よりも燃料の減量側に設定されている。
【００４０】
図６は、高地制御における高地ソレノイド３２及びストップソレノイド４０を示す図である。高地制御の開始に伴って、制御装置１０は、高地ソレノイド３２の芯軸３２ａをプル位置ＰＬ３２からプッシュ位置ＰＨ３２に移動させ、ストップソレノイド４０の芯軸４０ａをプッシュ位置ＰＨ４０からプル位置ＰＬ４０に移動させる。始動時制御の実行中、制御装置１０は、高地ソレノイド３２の芯軸３２ａをプッシュ位置ＰＨ３２に保ち、ストップソレノイド４０の芯軸４０ａをプル位置ＰＬ４０に保つ。始動時制御において、コントロールラック２７の可動範囲は、高地ソレノイド３２によって制限される減量範囲にあるため、燃料噴射量の変更可能な範囲は減量側に制限されている。
【００４１】
ステップＳ７において、制御装置１０は、低地制御を開始する。低地制御において、コントロールラック２７の可動範囲が、通常範囲に設定される。低地制御は、始動時制御と同じ制御であり、ステップＳ５からステップＳ７に処理が進んだ場合、低地制御において、制御装置１０は、高地ソレノイド３２及びストップソレノイド４０を始動時制御の実行中と同じ状態に保つ。
【００４２】
図５に示されるように、低地制御の実行中、制御装置１０は、高地ソレノイド３２の芯軸３２ａをプル位置ＰＬ３２に保ち、ストップソレノイド４０の芯軸４０ａをプッシュ位置ＰＨ４０に保つ。
【００４３】
図７を参照して、黒煙発生抑制制御の一例を示す。図７は、高地ソレノイド３２及びストップソレノイド４０のタイムチャートの一例を示す図である。図７には、高地ソレノイド３２及びストップソレノイド４０のそれぞれについて、Ｈｏｌｄコイルの通電状態、Ｐｕｌｌコイルの通電状態、及び芯軸の位置が記載されている。制御装置１０は、高地ソレノイド３２及びストップソレノイド４０について、Ｈｏｌｄコイルの通電状態及びＰｕｌｌコイルの通電状態を制御する。その結果、高地ソレノイド３２及びストップソレノイド４０の芯軸の位置が制御される。
【００４４】
時刻ｔ０は、キースイッチ１１がＯＦＦ位置からＯＮ位置に切り換えられた時刻を示している。時刻ｔ０以前は、エンジン１の停止時を示している。図４に示されるように、エンジン１の停止時において、高地ソレノイド３２の芯軸３２ａはプッシュ位置ＰＨ３２に保たれており、ストップソレノイド４０の芯軸４０ａはプル位置ＰＬ４０に保たれている。
【００４５】
時刻ｔ１は、キースイッチ１１がＯＮ位置からスタート位置に切り換えられた時刻を示している。時刻ｔ０から時刻ｔ１までは、エンジン１の始動時を示している。図５に示されるように、エンジン１の始動時において、高地ソレノイド３２の芯軸３２ａはプル位置ＰＬ３２に保たれており、ストップソレノイド４０の芯軸４０ａはプッシュ位置ＰＨ４０に保たれている。
【００４６】
時刻ｔ２は、時刻ｔ１から待機時間ｗが経過した時刻を示している。また、時刻ｔ３は、高地制御が開始される時刻を示している。時刻ｔ２から時刻ｔ３の間に、制御装置１０は、ステップＳ５の処理を実行する。つまり、制御装置１０は、検出された大気圧Ｐ０に基づいて大気圧Ｐを算出し、大気圧Ｐと閾値αとの比較を行う。
【００４７】
時刻ｔ３以後は、高地制御の実行中を示している。図６に示されるように、高地制御の実行中において、高地ソレノイド３２の芯軸３２ａはプッシュ位置ＰＨ３２に保たれており、ストップソレノイド４０の芯軸４０ａはプル位置ＰＬ４０に保たれている。
【００４８】
第１実施形態は、次の作用、効果を有している。第１実施形態では、検出された大気圧に応じて、空気過剰率の減少を抑制するように、コントロールラック２７の可動範囲が、通常範囲又は通常範囲よりも燃料の減量側に設定される減量範囲に設定される。また、第１実施形態では、始動開始から待機時間ｗが経過した後に、コントロールラック２７の可動範囲の制御が実行される。つまり、エンジン１の始動が完了するまで、燃料噴射量が制限されない。このため、第１実施形態は、大気圧に基づいて燃料噴射量を制限することによって空気過剰率の減少による黒煙の発生を防止しながら、始動不良の発生を防止できる。
【００４９】
（第２実施形態）
第２実施形態は、制御フローの内容において、第１実施形態と相違している。エンジン１の構成は、第１実施形態及び第２実施形態において共通している。したがって以下では、第２実施形態における制御フローを説明する。
【００５０】
図８は、黒煙発生抑制制御のフロー図である。第２実施形態の制御フローは、第１実施形態の制御フローの構成に加えて、ステップＳ８を更に備えている。
【００５１】
上述したように、ステップＳ６において高地制御が開始され、ステップＳ７において低地制御が開始される。ステップＳ６又はステップＳ７の開始後に、ステップＳ８が実行される。ステップＳ８において、制御装置１０は、高地制御又は低地制御の開始時刻から一定時間が経過したことを検出すると、再度ステップＳ５を実行する。この結果、一定時間毎に、ステップＳ５の判定処理が実行され、高地制御又は低地制御が新たに開始される。
【００５２】
第２実施形態は、次の作用、効果を有している。第２実施形態では、一定時間毎に、検出された大気圧に応じて高地ソレノイド３２が作動される。つまり、空気密度が低いときは空気過剰率の減少を防止するために出力が抑制され、空気密度が高いときは出力の制限が解除される。このため、第２実施形態は、大気圧の変化に応じて、黒煙の発生を抑制しながら出力を最大限発揮できる。
【００５３】
なお、ステップＳ５は、一定時間毎に定期的に再実行されるだけでなく、不定期に再実行されても良い。
【００５４】
（第３実施形態）
第３実施形態は、待機時間ｗの構成において、第１及び第２実施形態と相違している。以下では、第３実施形態における待機時間ｗを説明する。
【００５５】
第３実施形態では、一定の待機時間ｗではなく、可変の待機時間ｗが採用されている。可変の待機時間ｗは、スタータモータ１２の通電時間の長さに基づいて決定される。スタータモータ１２の通電時間ｔｓは、概ね、キースイッチ１１のＯＦＦ位置からＯＮ位置への切換操作時点からキースイッチ１１のＯＮ位置からスタート位置への切換操作時点までの時間に相当する。
【００５６】
（１）ｔｓ≦５（秒）の場合、待機時間ｗ＝５（秒）に設定される。
（２）５＜ｔｓ≦１０（秒）の場合、待機時間ｗ＝１０（秒）に設定される。
（３）１０（秒）＜ｔｓの場合、待機時間ｗ＝１５（秒）に設定される。
【００５７】
第３実施形態は、次の作用、効果を有している。第３実施形態では、エンジン１の始動に要した時間が長くなるにつれて、コントロールラックの可動範囲の制御の開始時刻が遅らされている。このため、第１実施形態は、より一層、始動不良の発生を防止できる。
【００５８】
（第４実施形態）
第４実施形態は、空気過剰率の減少を抑制するために、大気圧だけでなく気温に基づいて、高地ソレノイド３２の駆動を制御している。一方、第１から第３実施形態は、大気圧のみに基づいて高地ソレノイド３２の駆動を制御している。以下では、第１実施形態と第４実施形態との相違点を説明する。
【００５９】
図９は、エンジン１の構成を示す図である。エンジン１は、更に、気温センサ１４を備えている。気温センサ１４は、コントロールパネル１５に配置されている。気温センサ１４は、気温を検出する。気温センサ１４は、第４実施形態における黒煙発生抑制装置３０の一部を構成している。
【００６０】
図９、図２において、黒煙発生抑制装置３０は、制御装置１０、キースイッチ１１、大気圧センサ１３、気温センサ１４、ストッパ３１、高地ソレノイド３２、及び高地出力調整ボルト３３を備えている。制御装置１０、キースイッチ１１、大気圧センサ１３、及び気温センサ１４は、図９に示されている。ストッパ３１、高地ソレノイド３２、及び高地出力調整ボルト３３は、図２に示されている。
【００６１】
図１０は、黒煙発生抑制制御のフロー図である。第４実施形態におけるフロー図（図１０）は、ステップＳ５の構成において、第１実施形態におけるフロー図（図３）と異なっている。
【００６２】
ステップＳ５において、制御装置１０は、気温補正後の大気圧Ｐが、所定の閾値αよりも小さいか否かを判定する。気温補正後の大気圧Ｐが閾値αよりも小さい場合、制御装置１０は、ステップＳ６を実行する。気温補正後の大気圧Ｐが閾値α以上である場合、制御装置１０は、ステップＳ７を実行する。
【００６３】
気温補正後の大気圧Ｐは、例えば、（１）式で与えられる。
Ｐ＝Ｔ／（２７３＋２５）×Ｐ０・・・（１）
ここで、Ｔは気温（Ｋ）であり、Ｐ０は大気圧（ｋＰａ）である。第１項の分母（２７３＋２５）は、摂氏０度と絶対零度との温度差＋所定の基準温度を指している。ここでは、基準温度は２５度に設定されている。上述したように、大気圧Ｐ０は大気圧センサ１３によって検出され、気温Ｔは気温センサ１４によって検出される。制御装置１０は、検出された大気圧Ｐ０及び気温Ｔに基づいて、気温補正後の大気圧Ｐを算出できる。
【００６４】
ステップＳ５において、制御装置１０は、検出された大気圧Ｐ０及び気温Ｔに基づいて気温補正後の大気圧Ｐを算出し、気温補正後の大気圧Ｐと閾値αとの比較を行う。
【００６５】
第４実施形態は、次の作用、効果を有している。第４実施形態では、検出された大気圧及び気温に応じて、空気過剰率の減少を抑制するように、コントロールラック２７の可動範囲が、通常範囲又は通常範囲よりも燃料の減量側に設定される減量範囲に設定される。このため、第４実施形態は、大気圧の低下だけでなく気温の上昇による空気密度の低下に基づいて燃料噴射量を制限することにより、空気過剰率の増大による黒煙の発生をより正確に防止できる。
【符号の説明】
【００６６】
１ エンジン
１０ 制御装置
１２ スタータモータ
１３ 大気圧センサ
１４ 気温センサ
２０ 機械式ガバナ
２４ ガバナレバー
２５ テンションレバー
２７ コントロールラック
３０ 黒煙発生抑制装置
３２ 高地ソレノイド
Ｐ 気温補正後の大気圧
Ｐ０ 検出された大気圧
Ｔ 検出された気温
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転数に応じてコントロールラック位置を制御するガバナレバーと、アクセル操作量に応じた付勢力をガバナレバーに加えるテンションレバーとを備える、機械式ガバナを有するエンジンの黒煙発生抑制装置において、
大気圧を検出する大気圧センサと、
テンションレバーに直接又は間接に接触することによって、コントロールラックの可動範囲を、通常範囲又は通常範囲よりも燃料の減量側に設定される減量範囲に設定するソレノイドと、
スタータを始動させるスタータ始動指令及びスタータを停止させるスタータ停止指令を入力するスタータ操作器と、
検出された大気圧に応じて空気過剰率の減少を抑制するようにソレノイドを作動させると共に、スタータ始動指令及びスタータ停止指令の入力を検出できる制御装置と、を有しており、
制御装置は、スタータ停止指令を検出した後に、ソレノイドを作動させる、ことを特徴とするエンジンの黒煙発生抑制装置。
【請求項２】
スタータ停止指令の検出時点から、制御装置がソレノイドの作動を指令する時点までの間に、一定の待機時間が設けられている、請求項１に記載のエンジンの黒煙発生抑制装置。
【請求項３】
スタータ停止指令の検出時点から、制御装置がソレノイドの作動を指令する時点までの間に、可変の待機時間が設けられており、
可変の待機時間は、スタータ始動指令の検出時点からスタータ停止指令の検出時点までのスタータ作動時間の増大に応じて増大する、請求項１に記載のエンジンの黒煙発生抑制装置。
【請求項４】
制御装置は、エンジンの運転中において定期的又は不定期に繰り返し、ソレノイドを作動させる、請求項１から３のいずれか１つに記載のエンジンの黒煙発生抑制装置。
【請求項５】
更に、気温を検出する気温センサを備えており、
制御装置は、検出された大気圧だけでなく、検出された気温に応じて、空気過剰率の減少を抑制するように、ソレノイドを作動させる、請求項１から４のいずれか１つに記載のエンジンの黒煙発生抑制装置。
【請求項１】
回転数に応じてコントロールラック位置を制御するガバナレバーと、アクセル操作量に応じた付勢力をガバナレバーに加えるテンションレバーとを備える、機械式ガバナを有するエンジンの黒煙発生抑制装置において、
大気圧を検出する大気圧センサと、
テンションレバーに直接又は間接に接触することによって、コントロールラックの可動範囲を、通常範囲又は通常範囲よりも燃料の減量側に設定される減量範囲に設定するソレノイドと、
スタータを始動させるスタータ始動指令及びスタータを停止させるスタータ停止指令を入力するスタータ操作器と、
検出された大気圧に応じて空気過剰率の減少を抑制するようにソレノイドを作動させると共に、スタータ始動指令及びスタータ停止指令の入力を検出できる制御装置と、を有しており、
制御装置は、スタータ停止指令を検出した後に、ソレノイドを作動させる、ことを特徴とするエンジンの黒煙発生抑制装置。
【請求項２】
スタータ停止指令の検出時点から、制御装置がソレノイドの作動を指令する時点までの間に、一定の待機時間が設けられている、請求項１に記載のエンジンの黒煙発生抑制装置。
【請求項３】
スタータ停止指令の検出時点から、制御装置がソレノイドの作動を指令する時点までの間に、可変の待機時間が設けられており、
可変の待機時間は、スタータ始動指令の検出時点からスタータ停止指令の検出時点までのスタータ作動時間の増大に応じて増大する、請求項１に記載のエンジンの黒煙発生抑制装置。
【請求項４】
制御装置は、エンジンの運転中において定期的又は不定期に繰り返し、ソレノイドを作動させる、請求項１から３のいずれか１つに記載のエンジンの黒煙発生抑制装置。
【請求項５】
更に、気温を検出する気温センサを備えており、
制御装置は、検出された大気圧だけでなく、検出された気温に応じて、空気過剰率の減少を抑制するように、ソレノイドを作動させる、請求項１から４のいずれか１つに記載のエンジンの黒煙発生抑制装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１１７４６１（Ｐ２０１２−１１７４６１Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６８３９９（Ｐ２０１０−２６８３９９）
【出願日】平成２２年１２月１日（２０１０．１２．１）
【出願人】（０００００６７８１）ヤンマー株式会社 (3,810)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１日（２０１０．１２．１）
【出願人】（０００００６７８１）ヤンマー株式会社 (3,810)
【Ｆターム（参考）】
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