JP2008101505A - Electric power supply device for starting engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce its size and weight, by starting an engine without a battery, in an engine system. <P>SOLUTION: This electric power supply device 3 for starting has an injector 6 controlled by an electronic control unit 10, and is mounted on the engine system without a battery for supplying required electric power by an alternator when driving the engine 2, and has a fuel cell 30 and an electric double layer capacitor 33 connected in parallel to this fuel cell. The fuel cell 30 generates electric power in the predetermined timing, and stores the electric power in the electric double layer capacitor 33. The required electric power is supplied when staring the engine 2 by the electric double layer capacitor 33. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、エンジンの始動用電力供給装置に関し、殊に、バッテリーレス式のエンジンシステムに搭載されて、始動時にバッテリーに代わって燃料噴射制御装置及びスタータ等に電力を供給するエンジンの始動用電力供給装置に関するものである。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a power supply device for starting an engine, and more particularly to a power supply for starting an engine which is mounted on a batteryless engine system and supplies power to a fuel injection control device and a starter in place of a battery at the time of starting. The present invention relates to a supply device.

車両等のエンジン搭載機におけるエンジンシステムでは、エンジン駆動中はエンジンに付設したオルタネータから電力が供給されることもあって、バッテリーの電力供給負担は比較的高いものではないが、エンジン始動時にスタータや燃料噴射制御装置等が使用する電力は搭載したバッテリーだけで供給するのが通常である。そのため、エンジン始動時の比較的大きな電力使用量に対応可能とするのに高容量で比較的大型のバッテリーを搭載することが必要となり、これがエンジンシステムの大型化・重量増加を招き、ひいては搭載機の大型化・重量増加に繋がって、加速性能や燃費の悪化等の不都合を招いていた。   In an engine system in an engine-equipped machine such as a vehicle, power is supplied from an alternator attached to the engine while the engine is running, so the burden of battery power supply is not relatively high. Normally, the electric power used by the fuel injection control device or the like is supplied only by the mounted battery. For this reason, it is necessary to install a battery with a large capacity and a relatively large size in order to be able to handle a relatively large amount of power consumption when starting the engine, which leads to an increase in the size and weight of the engine system, and consequently Led to inconveniences such as acceleration performance and deterioration of fuel consumption.

これに対し、特開平５−３２１７９８号公報には、エンジン始動用スタータに電力を供給するバッテリーに、通常のコンデンサよりも容量の大きな電気二重層コンデンサ（電気二重層キャパシタ）を直列に接続して、和電圧を始動用電力として供給するものとしたエンジン始動装置が提案されている。   On the other hand, in Japanese Patent Laid-Open No. 5-321798, an electric double layer capacitor (electric double layer capacitor) having a larger capacity than a normal capacitor is connected in series to a battery that supplies power to an engine starter. An engine starter that supplies a sum voltage as starting power has been proposed.

このようにバッテリーとは別の蓄電手段を搭載することにより、バッテリーの容量が小さくてもスムースなエンジン始動が可能となるため、バッテリーの小型化・軽量化をはかることができる。しかし、この装置においては、エンジン停止中における電気二重層コンデンサへの電力供給源として、乾電池などの他の電力供給手段が必要となるため、新たな電力供給手段の配置スペースを要するとともに乾電池分の重量が増加するため、バッテリーを低容量としてもエンジンシステムの小型化・軽量化は僅かなものである。   In this way, by installing the power storage means different from the battery, it is possible to start the engine smoothly even when the battery capacity is small, so that the battery can be reduced in size and weight. However, this apparatus requires other power supply means such as a dry battery as a power supply source to the electric double layer capacitor when the engine is stopped. Due to the increase in weight, the engine system can be made smaller and lighter even if the battery has a lower capacity.

そのため、特に小形化・軽量化の要請の強い小排気量のエンジンシステム等の場合に、重く嵩張るバッテリーを搭載しなくてもエンジン始動時に必要な電力を供給できる手段の開発が望まれていた。
特開平５−３２１７９８号公報 Therefore, particularly in the case of an engine system having a small displacement and a strong demand for downsizing and weight reduction, it has been desired to develop a means capable of supplying electric power necessary for starting the engine without installing a heavy and bulky battery.
JP-A-5-321798

本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、エンジンシステムについてバッテリーなしでもエンジンを始動できるものとし、その小形化・軽量化を可能なものとすることを課題とする。   An object of the present invention is to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to be able to start an engine without a battery in an engine system and to reduce the size and weight thereof.

そこで、本発明は、電子式制御手段により制御される燃料噴射手段を有するとともにエンジン駆動中は必要とする電力をオルタネータで供給するバッテリーレス式のエンジンシステムに搭載される始動用電力供給装置であって、燃料電池と、この燃料電池に並列に接続された電気二重層コンデンサとを備え、前記燃料電池が所定のタイミングで発電して前記電気二重層コンデンサに蓄電した電力をエンジン始動時に必要とする電力として供給するものとした。   Therefore, the present invention is a starting power supply device mounted on a battery-less engine system that has fuel injection means controlled by an electronic control means and supplies necessary power with an alternator during engine operation. And a fuel cell and an electric double layer capacitor connected in parallel to the fuel cell, and the fuel cell generates electric power at a predetermined timing and stores the electric power stored in the electric double layer capacitor when starting the engine. It shall be supplied as electric power.

バッテリーと比べてはるかに小型で軽量の燃料電池と電気二重層コンデンサとの組合せにより、エンジン始動時に必要な電力を供給するものとしたことで、バッテリーレス式のエンジンシステムでもスムースなエンジン始動が可能となるため、システムの大幅な小型化・軽量化が可能となる。   The combination of a fuel cell and an electric double layer capacitor that is much smaller and lighter than the battery supplies the necessary power when starting the engine, enabling a smooth engine start even with a batteryless engine system. Therefore, the system can be greatly reduced in size and weight.

また、そのエンジンシステムをガソリンを燃料として使用し、燃料電池がガソリンから水素を得るための燃料改質器及び水素を使用して発電するための発電手段を備えており、エンジンへの燃料供給管路から分岐した分岐管を接続した燃料改質器が、導入したガソリンから水素を取り出して発電手段に供給するものとすれば、エンジン駆動に使用するガソリンを燃料電池用の水素源として利用できるものとなる。   The engine system uses gasoline as fuel, and the fuel cell has a fuel reformer for obtaining hydrogen from gasoline and a power generation means for generating electricity using hydrogen, and a fuel supply pipe to the engine If the fuel reformer connected to the branch pipe branched from the road takes hydrogen from the introduced gasoline and supplies it to the power generation means, the gasoline used for driving the engine can be used as a hydrogen source for the fuel cell It becomes.

さらに、上述したエンジンの始動用電力供給装置において、電気二重層コンデンサは静電容量が１０Ｆ以上のものであり、燃料電池は出力が６Ｖ、１０ｍＡ以上のものとすれば、エンジンの大きさに応じて始動時に充分な電力を供給可能なものとなる。   Further, in the above-described power supply device for starting an engine, if the electric double layer capacitor has a capacitance of 10 F or more and the fuel cell has an output of 6 V or 10 mA or more, it depends on the size of the engine. Thus, sufficient power can be supplied at the start.

さらにまた、上述したエンジンの始動用電力供給装置は、電子式制御手段に付設されて一体とされたものとすれば、これをエンジンシステムに搭載するだけで上述した作用を容易に発揮できるものとすることができる。   Furthermore, if the above-described engine starting power supply device is attached to and integrated with the electronic control means, the above-described operation can be easily achieved simply by mounting it on the engine system. can do.

燃料電池に電気二重層コンデンサを並列に接続してなる本発明によると、バッテリーを搭載しなくてもエンジン始動時に必要な電力を供給することができ、エンジンシステムの小型化・軽量化を可能にするものである。   According to the present invention, in which an electric double layer capacitor is connected in parallel to a fuel cell, it is possible to supply the necessary power at the time of engine start without mounting a battery, and the engine system can be reduced in size and weight. To do.

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態を説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は、本発明における実施の形態のエンジンの始動用電力供給装置３を搭載したエンジンシステムの配置図を示している。ガソリンを貯留する燃料タンク１から燃料供給管路９が延設され、エンジン２の吸気管に配設したインジェクタ６に接続されてガソリンを供給するようになっており、このインジェクタ６を燃料噴射制御装置としての電子制御ユニット１０が開閉制御するようになっている。   FIG. 1 shows a layout diagram of an engine system equipped with an engine starting power supply device 3 according to an embodiment of the present invention. A fuel supply line 9 extends from the fuel tank 1 for storing gasoline and is connected to an injector 6 disposed in an intake pipe of the engine 2 so as to supply gasoline. The fuel injection control is performed on the injector 6. An electronic control unit 10 as a device controls opening and closing.

このエンジンシステムはバッテリーレス式であり、エンジン２に付設された図示しないオルタネータ及び以下に詳述する始動用電力供給装置３からの電力供給だけで必要とする電力をまかなうようになっており、エンジン２の始動時に始動用電力供給装置３で必要とする電力を供給するようになっている点を特徴としている。   This engine system is a battery-less type, and can supply power required only by power supply from an alternator (not shown) attached to the engine 2 and a power supply device 3 for starting described in detail below. 2 is characterized in that the power required by the starting power supply device 3 is supplied at the time of starting.

燃料供給管路９からは、分岐管９ｂが分岐して始動用電力供給装置３に接続されており、始動用電力供給装置３からエンジン２を始動させるスタータ４に電力供給配線４１が接続され、電力供給配線４１の途中にはイグニッションスイッチ４ａが配設されており、始動時にイグニッションスイッチ４ａをＯＮ（またはＳＴＡＲＴ位置）にすることで始動用電力が供給されてエンジン２が始動するようになっている。   A branch pipe 9b branches from the fuel supply line 9 and is connected to the starting power supply device 3. A power supply wiring 41 is connected to the starter 4 that starts the engine 2 from the starting power supply device 3. An ignition switch 4a is disposed in the middle of the power supply wiring 41. When the ignition switch 4a is turned on (or in the START position) at the time of starting, the starting power is supplied and the engine 2 starts. Yes.

図２は始動用電力供給装置３の拡大図を示すものであり、始動用電力供給装置３は内部に燃料電池３０を備えており、この燃料電池３０はガソリンを導入しこれを改質する燃料改質器（ＣＨＦ改質型）３１と発電手段である燃料電池本体３２からなるものであり、この燃料電池３０に電気二重層コンデンサ３３が並列に接続されている。   FIG. 2 shows an enlarged view of the starting power supply device 3. The starting power supply device 3 includes a fuel cell 30 therein, and the fuel cell 30 introduces gasoline and reforms the fuel. It comprises a reformer (CHF reforming type) 31 and a fuel cell main body 32 as power generation means, and an electric double layer capacitor 33 is connected to the fuel cell 30 in parallel.

燃料電池３０の燃料改質器３１には、燃料供給管路９から分岐した分岐管９ｂが接続され、燃料改質器３１から燃料電池本体３２に往復用の２本の配管３１ａ，３１ｂで接続されている。尚、この燃料電池３０は、能力が６〜１４Ｖ、１０〜１００ｍＡの範囲内で、使用するエンジンの大きさに適合したものを選択して用いれば、始動用電力供給装置３の重量・大きさと能力のバランスに優れたものとなる。   A branch pipe 9b branched from the fuel supply line 9 is connected to the fuel reformer 31 of the fuel cell 30, and connected to the fuel cell main body 32 from the fuel reformer 31 by two reciprocating pipes 31a and 31b. Has been. In addition, if this fuel cell 30 selects and uses the capacity | capacitance within the range of 6-14V and 10-100mA and suitable for the size of the engine to be used, The balance of ability will be excellent.

燃料改質器３１は、分岐管９ｂからガソリンを導入しこれから水素（Ｈ2）を取り出して燃料電池本体３２に送るようになっており、燃料改質器３１から水素を受け取った燃料電池本体３２は、水素の還元反応により発電しながら（酸素Ｏ2）を生成するようになっている。そして、燃料改質器３１は燃料電池本体３２で生じた酸素を導入し空気を用いて水にする。 The fuel reformer 31 introduces gasoline from the branch pipe 9b, takes out hydrogen (H 2 ) therefrom, and sends it to the fuel cell body 32. The fuel cell body 32 that has received hydrogen from the fuel reformer 31 Is configured to generate (oxygen O 2 ) while generating power through a reduction reaction of hydrogen. The fuel reformer 31 introduces oxygen generated in the fuel cell main body 32 and turns it into water using air.

このような構成の燃料電池３０から、電力供給配線４１が延出されて回路を形成しており、これにエンジン２のスタータ４、およびイグニッションスイッチ４ａが配設されている。また、この回路には電気二重層コンデンサ３３が並列に接続されており、これと燃料電池３０とで始動用電力供給装置３を構成している点が本発明の特徴部分である。   From the fuel cell 30 having such a configuration, a power supply wiring 41 is extended to form a circuit, and a starter 4 of the engine 2 and an ignition switch 4a are disposed thereon. In addition, an electric double layer capacitor 33 is connected to this circuit in parallel, and this and the fuel cell 30 constitute the starting power supply device 3, which is a characteristic part of the present invention.

この電気二重層コンデンサ３３は、電気二重層と呼ばれる絶縁体を有して大容量化されたコンデンサ（キャパシタ）であり、本実施の形態においては静電容量１０〜１０００Ｆの範囲でエンジンの大きさ、及び燃料電池本体３２の能力に適したものを選択して用いれば、上記同様に重量と能力のバランスに優れたものとなる。   The electric double layer capacitor 33 is a capacitor (capacitor) which has an insulator called an electric double layer and has a large capacity. In the present embodiment, the size of the engine is within a range of capacitance of 10 to 1000 F. If a material suitable for the capacity of the fuel cell body 32 is selected and used, the weight and capacity balance is excellent as described above.

次に、本実施の形態の作用について説明すると、このようなバッテリーレス式のエンジンシステムにおいては、エンジン運転中は図示しないエンジン２に付設されたオルタネータから供給される電力だけで、電子制御ユニット１０等の必要とされる電力をまかなっている。   Next, the operation of the present embodiment will be described. In such a battery-less engine system, the electronic control unit 10 can be operated only by electric power supplied from an alternator attached to the engine 2 (not shown) during engine operation. The necessary power is covered.

そして、エンジン２の始動時においては、エンジン２の停止中或いはイグニッションスイッチＯＮ時等のタイミングで、始動用電力供給装置３の燃料電池３０を駆動させる。即ち、分岐管９ｂからガソリンを導入した燃料改質器３１がガソリンからＨ2３とＯ2４を作成し、これを燃料電池本体３２に送りこれを用いて燃料電池本体３２内で発電する。 When the engine 2 is started, the fuel cell 30 of the starting power supply device 3 is driven at a timing such as when the engine 2 is stopped or when the ignition switch is turned on. That is, the fuel reformer 31 into which gasoline is introduced from the branch pipe 9b creates H 2 3 and O 2 4 from the gasoline, which is sent to the fuel cell body 32 and used to generate power in the fuel cell body 32.

作られた電力は、電気二重層コンデンサ３３で蓄積されてエンジン始動に必要な電圧を保持し、スタータスイッチ４ａをＯＮ（またはＳＴＡＲＴ位置）にすることにより、電気二重層コンデンサ３３からスタータ４に電力が供給されてエンジン２が始動する。   The generated electric power is stored in the electric double layer capacitor 33 to hold a voltage necessary for starting the engine, and the starter switch 4a is turned on (or in the START position), whereby electric power is supplied from the electric double layer capacitor 33 to the starter 4. Is supplied and the engine 2 is started.

このように、小型・軽量でも始動時に充分な電力を供給することのできる始動用電力供給装置３を備えた本実施の形態のエンジンシステムは、バッテリーを搭載した場合と比較して、小型化・軽量化が容易なものとなる。また、エンジンシステムを小型化・軽量化することはエンジン搭載機全体の小型化・軽量化に繋がるものである。   As described above, the engine system of the present embodiment including the starting power supply device 3 that can supply sufficient power at the time of starting even with a small size and light weight is smaller than the case where the battery is mounted. Weight reduction is easy. In addition, reducing the size and weight of the engine system leads to a reduction in size and weight of the entire engine-equipped machine.

以上、述べたように、本発明によりエンジンシステムについてバッテリーなしでもエンジンを始動できるようになり、小形化・軽量化を可能なものとした。   As described above, according to the present invention, the engine system can be started without a battery, and can be reduced in size and weight.

本発明の実施の形態を示すエンジンシステムの配置図。1 is a layout diagram of an engine system showing an embodiment of the present invention. 図１の始動用電力供給装置の詳細な構成図。The detailed block diagram of the electric power supply apparatus for starting of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１ 燃料タンク、２ エンジン、３ 始動用電力供給装置、４ スタータ、４ａ イグニッションスイッチ、６ インジェクタ、９ 燃料供給管路、９ｂ 分岐管、１０ 電子制御ユニット、３０ 燃料電池、３１ 燃料改質器、３２ 燃料電池本体、３３ 電気二重層コンデンサ、４１ 電力供給配線   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel tank, 2 Engine, 3 Start power supply device, 4 Starter, 4a Ignition switch, 6 Injector, 9 Fuel supply line, 9b Branch pipe, 10 Electronic control unit, 30 Fuel cell, 31 Fuel reformer, 32 Fuel cell body, 33 Electric double layer capacitor, 41 Power supply wiring

Claims (4)

電子式制御手段により制御される燃料噴射手段を有するとともにエンジン駆動中は必要とする電力をオルタネータで供給するバッテリーレス式のエンジンシステムに搭載される始動用電力供給装置であって、燃料電池と、この燃料電池に並列に接続された電気二重層コンデンサとを備え、前記燃料電池が所定のタイミングで発電して前記電気二重層コンデンサに蓄電した電力をエンジン始動時に必要とする電力として供給することを特徴とするエンジンの始動用電力供給装置。   A starting power supply device mounted on a battery-less engine system having fuel injection means controlled by an electronic control means and supplying necessary power with an alternator during engine operation, a fuel cell; An electric double layer capacitor connected in parallel to the fuel cell, and supplying the electric power generated by the fuel cell at a predetermined timing and stored in the electric double layer capacitor as the electric power required when starting the engine An engine power supply device for starting an engine. 前記エンジンシステムはガソリンを燃料として使用するものであり、前記燃料電池がガソリンから水素を得るための燃料改質器と水素とを使用して発電する発電手段を備えており、前記エンジンへの燃料供給管路から分岐した分岐管を接続した前記燃料改質器が、導入したガソリンから水素を取り出して前記発電手段に供給することを特徴とする請求項１に記載したエンジンの始動用電力供給装置。   The engine system uses gasoline as a fuel, and the fuel cell includes a fuel reformer for obtaining hydrogen from gasoline and power generation means for generating electricity using hydrogen, and the fuel to the engine 2. The power supply device for starting an engine according to claim 1, wherein the fuel reformer connected to the branch pipe branched from the supply pipe extracts hydrogen from the introduced gasoline and supplies the hydrogen to the power generation means. . 前記電気二重層コンデンサは静電容量が１０Ｆ以上のものであり、燃料電池は出力が６Ｖ、１０ｍＡ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載したエンジンの始動用電力供給装置。   The power supply device for starting an engine according to claim 1 or 2, wherein the electric double layer capacitor has a capacitance of 10F or more, and the fuel cell has an output of 6V, 10mA or more. 請求項１，２または３に記載した始動用電力供給装置が、前記電子式制御手段に付設されて一体とされていることを特徴とするエンジンの始動用電力供給装置。
4. The engine starting power supply apparatus according to claim 1, wherein the starting power supply apparatus according to claim 1 is attached to and integrated with the electronic control means.
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