JP2020084862A - エンジンシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】サイズやコストを増加させずに、始動性やユーザビリティを向上させるのに有利なエンジンシステムを提供する。【解決手段】バッテリーレスのエンジンシステムであって、内燃エンジンによって駆動されて発電を行う発電機６と、前記内燃エンジンを始動するリコイルスターターと、前記発電によって生じる電荷を蓄積するコンデンサ３６と、前記リコイルスターターによる前記内燃エンジンの始動期において、第１検出部で検出される回転数及び第２検出部４２で検出されるコンデンサ電圧に基づいて、前記発電機６からインジェクタ１５、燃料ポンプ１４及び前記点火装置１１への電力の供給を制御する制御部９と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、内燃エンジンを始動するリコイルスターターを有するエンジンシステムに関し、特に、バッテリーレスのエンジンシステムに関する。
内燃エンジンによって発電機（ジェネレータ）を駆動して電力を生成するエンジンシステムは、送電網が普及していない地域や商用電源の停電時に有用な電源である。手動操作式のエンジン始動装置であるリコイルスターターを備えたエンジンシステムでは、始動時に不足する電力を補うためにバックアップ電池を設けることが提案されている（特許文献１参照）。但し、バックアップ電池を設けると、エンジンシステムのコスト増加や大型化が避けられないため、バックアップ電池を設けていない、即ち、バッテリーレスのエンジンシステムに関しても、始動性やユーザの利便性（ユーザビリティ）を向上させる技術が望まれている（特許文献２及び３参照）。
特許第４１５９０４０号公報 特開平８−０１４０７８号公報 特開２００９−０５７８３３号公報
バッテリーレスのエンジンシステムにおいて、始動性やユーザビリティを向上させるためには、ＥＣＵ、点火ユニット、燃料ポンプなどのデバイス（エンジンデバイス）に対して、低回転から電力を供給することが必要となる。しかしながら、デバイスが要求する電力を低回転で供給するためには、発電機の極数を増やし、電源回路の容量を大きくしなければならないため、サイズ（重量）やコストの面で不利となる。
そこで、本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、サイズやコストを増加させずに、始動性やユーザビリティを向上させるのに有利なエンジンシステムを提供することを目的とする。
本発明によれば、バッテリーレスのエンジンシステムであって、内燃エンジンと、前記内燃エンジンの燃料を収容する燃料タンクと、前記内燃エンジンによって駆動されて発電を行う発電機と、前記内燃エンジンを始動するリコイルスターターと、前記発電によって生じる電荷を蓄積するコンデンサと、前記内燃エンジンの回転数を検出する第１検出部と、前記電荷が蓄積された前記コンデンサの電圧を検出する第２検出部と、前記発電機から供給される電力によって動作し、前記内燃エンジンに燃料を供給するインジェクタと、前記発電機から供給される電力によって動作し、前記燃料タンクに収容されている燃料を前記インジェクタに供給する燃料ポンプと、前記発電機から供給される電力によって動作し、前記内燃エンジンにおいて圧縮された燃料を点火する点火装置と、前記発電機から供給される電力によって動作し、前記リコイルスターターによる前記内燃エンジンの始動期において、前記第１検出部で検出される回転数及び前記第２検出部で検出される電圧に基づいて、前記発電機から前記インジェクタ、前記燃料ポンプ及び前記点火装置への電力の供給を制御する制御部と、を有することを特徴とするエンジンシステムが提供される。
本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。
本発明によれば、例えば、サイズやコストを増加させずに、始動性やユーザビリティを向上させるのに有利なエンジンシステムを提供することができる。
本発明の一側面としてのバッテリーレスのエンジンシステムの構成を示す概略図である。 図１に示すエンジンシステムにおいて、発電機からの電力の供給の制御に関連する構成を示す図である。 制御部の機能及び電源回路の機能を示すブロック図である。 内燃エンジンの始動期における発電機からの電力の供給の制御を説明するためのフローチャートである。 発電機から燃料ポンプへの電力の供給に関するＰＷＭ制御の一例を説明するためのフローチャートである。 発電機から燃料ポンプへの電力の供給に関するＰＷＭ制御の一例を説明するためのフローチャートである。
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
図１は、本発明の一側面としてのバッテリーレスのエンジンシステム１００の構成を示す概略図である。エンジンシステム１００は、例えば、送電網が普及していない地域や商用電源の停電時において、電気機器に電力を供給する電源である。なお、エンジンシステム１００は、電子燃料噴射制御システムと呼ばれてもよい。
エンジンシステム１００は、図１に示すように、内燃エンジン１と、クランクケース２と、コンロッド３と、ピストン４と、リコイルスターター５と、発電機６と、クランク角センサ７と、電源回路８と、制御部９と、点火装置１１と、点火プラグ１２と、燃料タンク１３と、燃料ポンプ１４と、インジェクタ１５と、スロットルモータ１６と、吸気バルブ１７と、排気バルブ１８と、クランクシャフト１９とを有する。
内燃エンジン１は、例えば、４ストローク式のエンジンである。クランクケース２は、クランクシャフト１９を収容する。クランクシャフト１９が回転することで、コンロッド３に連結されたピストン４がシリンダ内で上下運動する。
クランクシャフト１９には、内燃エンジン１を始動するためのリコイルスターター５が連結されている。ユーザ（リコイル操作者）がリコイルスターター５（の把手）を掴んで引っ張ることで、クランクシャフト１９が回転する。クランクシャフト１９には、発電機６も連結されており、クランクシャフト１９が回転することで、発電機６のローターが回転して発電する。このように、発電機６は、内燃エンジン１によって駆動されて発電を行う。
クランク角センサ７は、クランクシャフト１９のクランク角を検出する。クランク角センサ７は、例えば、クランクシャフト１９に連結されたフライホイールに設けられたマグネットの磁気を検知するホール素子などを含む。
電源回路８は、発電機６によって生成された交流を直流に変換する回路や直流電圧のレベルを変換する回路などを含む。電源回路８は、発電機６によって生成された電力を制御部９に供給する。リコイルスターター５によってクランクシャフト１９が回転すると、発電機６は、制御部９が動作するのに十分な電力を生成する。
制御部９は、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）を含み、電源回路８を介して、発電機６から点火装置１１、燃料ポンプ１４、インジェクタ１５及びスロットルモータ１６などへの電力の供給を制御する。
点火装置１１は、発電機６から供給される電力によって動作し、点火プラグ１２に火花放電させるための電力（点火電力）を供給する。燃料タンク１３は、内燃エンジン１の燃料を収容する容器である。燃料ポンプ１４は、発電機６から供給される電力によって動作し、燃料タンク１３に収容されている燃料をインジェクタ１５に供給するポンプである。燃料ポンプ１４は、本実施形態では、燃料タンク１３の内部に設けられている。
スロットルモータ１６は、発電機６から供給される電力によって動作し、内燃エンジン１への空気流入量を制御するためのモータである。吸気バルブ１７は、クランクシャフト１９の回転運動を上下運動に変換するカムなどによって開閉するバルブである。吸気バルブ１７は、基本的には、内燃エンジン１における吸気行程で開き、内燃エンジン１における圧縮行程、膨張行程及び排気行程では閉じている。
排気バルブ１８は、クランクシャフト１９の回転運動を上下運動に変換するカムなどによって開閉するバルブである。排気バルブ１８は、基本的には、内燃エンジン１における排気行程で開き、内燃エンジン１における圧縮行程、膨張行程及び吸気行程では閉じている。なお、排気行程から吸気行程への遷移をスムーズにするために、吸気バルブ１７と排気バルブ１８とを同時に開く期間（オーバーラップ）が設けられてもよい。
エンジンシステム１００では、制御部９、燃料ポンプ１４、点火装置１１及びインジェクタ１５で消費される電力（消費電力）の合計値は、数十ワットに達することがある。かかる電力を、バックアップ電池を用いることなく、発電機６のみで賄う場合、大きなリコイル動力が必要となるため、ユーザには多大な力仕事が要求される。例えば、リコイル操作の初期、即ち、リコイルスターター５による内燃エンジン１の始動期では、ユーザは、リコイルスターター５の操作で感じる負荷（荷重）に対して敏感である。一方、リコイル操作の中期及び終了期では、ユーザは、リコイルスターター５の操作で感じる負荷に対して鈍感になっている。そして、リコイル操作が終了して、内燃エンジン１が慣性モーメントによって回転し始めると、ユーザは、負荷を感じなくなる。
そこで、本実施形態では、制御部９は、リコイルスターター５による内燃エンジン１の始動期において、発電機６から、点火装置１１、燃料ポンプ１４及びインジェクタ１５への電力の供給を制限することで、ユーザがリコイルスターター５の操作で感じる負荷（荷重）を軽減する。本実施形態では、制御部９は、内燃エンジン１の回転数と、後述するコンデンサの電圧とを参照し、内燃エンジン１が自立回転可能でなければ、点火装置１１、燃料ポンプ１４及びインジェクタ１５に対して、発電機６からの電力を供給しない。一方、内燃エンジン１が自立回転可能であれば、制御部９は、点火装置１１、燃料ポンプ１４及びインジェクタ１５に対して、発電機６からの電力を供給する。これにより、バッテリーレスのエンジンシステム１００であっても、内燃エンジン１の始動期において、ユーザがリコイルスターター５の操作で感じる負荷を軽減することができる。
制御部９は、内燃エンジン１の回転数が第１閾値以上（規定回転数以上）になり、且つ、後述するコンデンサの電圧が第２閾値以上（規定電圧値以上）になると、点火装置１１、燃料ポンプ１４及びインジェクタ１５に対して、発電機６からの電力を供給する。第１閾値及び第２閾値は、内燃エンジン１が自立回転可能な回転数（即ち、内燃エンジン１の慣性モーメントが内燃エンジン１の自立回転可能とする慣性モーメントを生む回転数）に応じて設定される。本実施形態では、後述するコンデンサの電圧をリコイルスターター５による内燃エンジン１の始動期に利用することで、第１閾値を、内燃エンジン１が自立回転可能な回転数よりも小さい回転数に設定することを可能にしている。
このように、本実施形態では、内燃エンジン１の回転数が第１閾値以上になり、且つ、後述するコンデンサの電圧が第２閾値以上になるまでは、発電機６からの電力が点火装置１１、燃料ポンプ１４及びインジェクタ１５に供給されない。従って、リコイル操作の初期において、ユーザがリコイルスターター５の操作で感じる負荷を軽減することができる。また、リコイル操作の終了期では、ユーザはリコイルスターター５の操作で感じる負荷に鈍感になっているため、発電機６からの電力を点火装置１１、燃料ポンプ１４及びインジェクタ１５に供給しても、その負荷を殆ど感じないであろう。
図２は、エンジンシステム１００において、発電機６からの電力の供給の制御に関連する構成を示す図である。エンジンシステム１００は、図２に示すように、発電機６での発電によって生じる電荷（電荷エネルギー）を蓄積するコンデンサ３６と、電荷が蓄積されたコンデンサ３６の電圧（電圧値）を検出する電圧計（第２検出部）４２と、燃料ポンプ１４に流れる電流（電流値）を検出する電流計４３とを更に有する。また、制御部９は、点火装置１１、燃料ポンプ１４及びインジェクタ１５のそれぞれに対して、発電機６からの電力を供給するタイミング（電力供給開始タイミング）の制御を実現するスイッチ回路４４を含む。
コンデンサ３６は、電荷を蓄積したり、かかる電荷を放出したりする受動素子であって、例えば、電解コンデンサを含む。コンデンサ３６は、本実施形態では、電源回路８に内蔵されることを想定しているが、電源回路８とは別に設けられていてもよい。
電圧計４２は、例えば、永久磁石及びコイルで構成される可動コイル型であって、コンデンサ３６に対して並列に接続される。
電流計４３は、例えば、永久磁石及びコイルで構成される可動コイル型であって、内部電気抵抗の小さな計測器である。電流計４３は、燃料ポンプ１４に対して直列に接続される。電流計４３は、実際には、燃料ポンプ１４の両端の電圧を検出することで燃料ポンプ１４に流れる電流を検出する。
スイッチ回路４４は、本実施形態では、Ｎ型の第１ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ−Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）４４ａと、Ｎ型の第２ＭＯＳＦＥＴ４４ｂと、トランジスタ４４ｃとを含む。
第１ＭＯＳＦＥＴ４４ａは、燃料ポンプ１４の電力線に設けられ、燃料ポンプ１４に対する電力供給開始タイミングを制御する。第２ＭＯＳＦＥＴ４４ｂは、インジェクタ１５の電力線に設けられ、インジェクタ１５に対する電力供給開始タイミングを制御する。トランジスタ４４ｃは、点火装置１１の電力線に設けられ、点火装置１１に対する電力供給開始タイミングを制御する。
図３は、制御部９の機能及び電源回路８の機能を示すブロック図である。制御部９は、判定部２０と、回転数演算部２１と、電圧取得部２２と、点火制御部２３と、インジェクタ制御部２４と、ポンプ制御部２５と、メモリ２６とを含む。電源回路８は、整流回路３１と、平滑回路３２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３５と、コンデンサ３６とを含む。
回転数演算部２１は、クランク角センサ７から出力されるパルス信号の間隔に基づいて、内燃エンジン１の回転数を演算（取得）する。クランク角センサ７は、例えば、クランクシャフト１９が３０度回転するごとに９個のパルスを出力し、その後、クランクシャフト１９が１２０度回転する間はパルスを出力しない。前者のパルスに着目すると、クランクシャフト１９の回転数が上昇するにつれて、パルス間隔が短くなる。かかるパルス間隔は、クランクシャフト１９が３０度回転するのに要した時間を表している。従って、回転数演算部２１は、タイマやカウンタを用いてパルス間隔Ｒｔを検知し、（３６０度÷３０度）÷Ｒｔを演算することで内燃エンジン１の回転数Ｎｅを取得する。
電圧取得部２２は、コンデンサ３６に対して並列に接続された電圧計４２によって検出される電圧を、コンデンサ３６の電圧Ｖｃとして取得する。
判定部２０は、回転数演算部２１で取得された内燃エンジン１の回転数Ｎｅと、電圧取得部２２で取得されたコンデンサ３６の電圧Ｖｃとに基づいて、内燃エンジン１が自立回転可能であるかどうかを判定する。回転数比較部２７は、内燃エンジン１の回転数Ｎｅと第１閾値Ｎｅ＿ｔｈとを比較し、回転数Ｎｅが第１閾値Ｎｅ＿ｔｈ以上であるかどうかを判定する。電圧比較部２８は、コンデンサ３６の電圧Ｖｃと第２閾値Ｖｃ＿ｔｈとを比較し、電圧Ｖｃが第２閾値Ｖｃ＿ｔｈ以上であるかどうかを判定する。
判定部２０は、内燃エンジン１の回転数Ｎｅが第１閾値Ｎｅ＿ｔｈ以上であり、且つ、コンデンサ３６の電圧Ｖｃが第２閾値Ｖｃ＿ｔｈであれば、内燃エンジン１が自立回転可能と判定して、発電機６からの電力を点火装置１１、燃料ポンプ１４及びインジェクタ１５に供給することを許可する通電許可信号を出力する。また、判定部２０は、内燃エンジン１の回転数Ｎｅが第１閾値Ｎｅ＿ｔｈ未満、又は、コンデンサ３６の電圧Ｖｃが第２閾値Ｖｃ＿ｔｈ未満であれば、内燃エンジン１が自立回転不可能と判定して、通電許可信号を出力しない（或いは、発電機６からの電力を点火装置１１、燃料ポンプ１４及びインジェクタ１５に供給することを許可しない通電不許可信号を出力する）ようにしてもよい。
点火制御部２３は、判定部２０が通電許可信号を出力すると、トランジスタ４４ｃを介して、点火装置１１に対して発電機６からの電力を供給する（通電を開始する）。一方、判定部２０が通電許可信号を出力していなければ、点火制御部２３は、点火装置１１に対して発電機６からの電力を供給しない（通電を開始しない）。
インジェクタ制御部２４は、判定部２０が通電許可信号を出力すると、第２ＭＯＳＦＥＴ４４ｂを介して、インジェクタ１５に対して発電機６からの電力を供給する。一方、判定部２０が通電許可信号を出力していなければ、インジェクタ制御部２４は、インジェクタ１５に対して発電機６からの電力を供給しない。
ポンプ制御部２５は、判定部２０が通電許可信号を出力すると、第１ＭＯＳＦＥＴ４４ａを介して、燃料ポンプ１４に対して発電機６からの電力を供給する。一方、判定部２０が通電許可信号を出力していなければ、ポンプ制御部２５は、燃料ポンプ１４に対して発電機６からの電力を供給しない。
なお、通電の開始、即ち、電力供給開始タイミングは、上述したように、スイッチ回路４４を構成する第１ＭＯＳＦＥＴ４４ａ、第２ＭＯＳＦＥＴ４４ｂ及びトランジスタ４４ｃをオフからオンに切り替えることで実現される。
メモリ２６は、ＲＡＭやＲＯＭなどを含む記憶装置であって、第１閾値Ｎｅ＿ｔｈや第２閾値Ｖｃ＿ｔｈなどを記憶する。
整流回路３１は、発電機６によって生成された交流を整流する回路である。平滑回路３２は、整流回路３１によって生成された脈流を平滑して直流を生成する回路であって、例えば、１２Ｖの直流電圧を生成する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３５は、直流電圧のレベルを変換する回路であって、例えば、１２Ｖの直流電圧を５Ｖの直流電圧や３．３Ｖの直流電圧に変換する。
図４は、内燃エンジン１の始動期における発電機６からの電力の供給の制御を説明するためのフローチャートである。制御部９（の各部）は、電源回路８を介して発電機６によって生成された電力の供給を受けて起動すると、以下の処理を実行する。
Ｓ４０１では、制御部９（回転数演算部２１）は、タイマやカウンタを用いてパルス間隔Ｒｔを検知する。なお、タイマやカウンタは、パルス間隔Ｒｔの検知部（測定部）として回転数演算部２１の外部に設けられてもよい。
Ｓ４０２では、制御部９（電圧取得部２２）は、コンデンサ３６の電圧Ｖｃを取得する。具体的には、上述したように、電圧計４２によって検出される電圧を、コンデンサ３６の電圧Ｖｃとして取得する。
Ｓ４０３では、制御部９（回転数演算部２１）は、Ｓ４０１で検知されたパルス間隔Ｒｔに基づいて、内燃エンジン１の回転数Ｎｅを演算する。この際、回転数演算部２１は、例えば、パルス間隔が極端に長いパルス間隔を除外して回転数Ｎｅを演算してもよい。
Ｓ４０４では、制御部９（回転数比較部２７）は、Ｓ４０３で演算された内燃エンジン１の回転数Ｎｅがメモリ２６から読み出された第１閾値Ｎｅ＿ｔｈ以上であるかどうかを判定する。回転数Ｎｅが第１閾値Ｎｅ＿ｔｈ以上でなければ、Ｓ４０１に移行して、次のパルス間隔Ｒｔを検知する。一方、回転数Ｎｅが第１閾値Ｎｅ＿ｔｈ以上であれば、Ｓ４０５に移行する。
Ｓ４０５では、制御部９（電圧比較部２８）は、Ｓ４０２で取得されたコンデンサ３６の電圧Ｖｃがメモリ２６から読み出された第２閾値Ｖｃ＿ｔｈ以上であるかどうかを判定する。コンデンサ３６の電圧Ｖｃが第２閾値Ｖｃ＿ｔｈ以上でなければ、内燃エンジン１の回転数Ｎｅがメモリ２６から読み出された第１閾値Ｎｅ＿ｔｈ以上であっても、内燃エンジン１は自立回転可能ではないため、Ｓ４０１に移行して、次のパルス間隔Ｒｔを検知する。一方、コンデンサ３６の電圧Ｖｃが第２閾値Ｖｃ＿ｔｈ以上であれば、内燃エンジン１は自立回転可能であるため、Ｓ４０６に移行する。
Ｓ４０６では、制御部９（点火制御部２３、ポンプ制御部２５及びインジェクタ制御部２４）は、スイッチ回路４４（トランジスタ４４ｃ、第１ＭＯＳＦＥＴ４４ａ及び第２ＭＯＳＦＥＴ４４ｂ）を介して、点火装置１１、燃料ポンプ１４及びインジェクタ１５への通電を開始する（即ち、発電機６からの電力を点火装置１１、燃料ポンプ１４及びインジェクタ１５に供給する）。
このように、制御部９は、リコイルスターター５による内燃エンジン１の始動時において、内燃エンジン１の回転数Ｎｅが第１閾値Ｎｅ＿ｔｈ以上になり、且つ、コンデンサ３６の電圧Ｖｃが第２閾値Ｖｃ＿ｔｈ以上になるまでは、燃料噴射や点火に関与する補機（点火装置１１、燃料ポンプ１４及びインジェクタ１５）に対して、発電機６からの電力を供給しない。そして、制御部９は、内燃エンジン１の回転数Ｎｅが第１閾値Ｎｅ＿ｔｈ以上になり、且つ、コンデンサ３６の電圧Ｖｃが第２閾値Ｖｃ＿ｔｈ以上になると、燃料噴射や点火に関与する補機に対して、発電機６からの電力を供給する。換言すれば、エンジンシステム１００では、リコイルスターター５の引き始めから内燃エンジン１の回転数Ｎｅが第１閾値Ｎｅ＿ｔｈ以上になり、且つ、コンデンサ３６の電圧Ｖｃが第２閾値Ｖｃ＿ｔｈ以上になるまでの期間においては、燃料噴射や点火に関与する補機に電力を供給せず、内燃エンジン１の回転数Ｎｅが第１閾値Ｎｅ＿ｔｈ以上になり、且つ、コンデンサ３６の電圧Ｖｃが第２閾値Ｖｃ＿ｔｈ以上になった後の期間において、燃料噴射や点火に関与する補機に電力を供給する。これにより、内燃エンジン１の始動時において、ユーザがリコイルスターター５の操作で感じる負荷を軽減することが可能となる。従って、エンジンシステム１００では、サイズやコストを増加させずに、始動性やユーザビリティを向上させることができる。
また、リコイルスターター５による内燃エンジン１の始動期、具体的には、内燃エンジン１の回転数Ｎｅが第１閾値Ｎｅ＿ｔｈ以上になり、且つ、コンデンサ３６の電圧Ｖｃが第２閾値Ｖｃ＿ｔｈ以上になった後、制御部９は、発電機６から点火装置１１、燃料ポンプ１４及びインジェクタ１５への電力の供給を一度に行うのではなく、段階的に行ってもよい。これにより、制御部９、点火装置１１、燃料ポンプ１４及びインジェクタ１５に対して発電機６から供給される電力（供給電力量）のピークを抑制することが可能となる。従って、内燃エンジン１の始動時において、ユーザがリコイルスターター５の操作で感じる負荷を更に軽減することができる。
また、内燃エンジン１の始動時や運転期において、内燃エンジン１が必要とする燃料量は、エンジンシステム１００から電力を供給されて動作する負荷の大きさに依存する。従って、制御部９（ポンプ制御部２５）は、負荷の大きさ（即ち、内燃エンジン１の始動に必要となる燃料量）に応じて、発電機６から燃料ポンプ１４に供給される電力（通電時間）をＰＷＭ制御してもよい。例えば、負荷の大きさに応じて、燃料ポンプ１４に供給されるパルス状の駆動信号のオン期間（オンデューティ）の長さが可変制御される。これにより、燃料ポンプ１４の消費電力や発熱量を抑制することができる。
図５は、発電機６から燃料ポンプ１４への電力の供給に関するＰＷＭ制御の一例を説明するためのフローチャートである。制御部９、詳細には、ポンプ制御部２５は、以下の処理を実行する。
Ｓ５０１では、ポンプ制御部２５は、燃料ポンプ１４に供給（印加）する電圧の初期値を設定する。
Ｓ５０２では、ポンプ制御部２５は、Ｓ５０１で設定された電圧の初期値に基づいて、第１ＭＯＳＦＥＴ４４ａを介して、燃料ポンプ１４への通電を開始する（即ち、発電機６からの電力を燃料ポンプ１４に供給する）。
Ｓ５０３では、ポンプ制御部２５は、予め定められた設定時間が経過したかどうかを判定する。ここで、Ｓ５０２からＳ５０３に移行した場合には、燃料ポンプ１４への通電（Ｓ５０２）を開始してから設定時間が経過したかどうかが判定される。設定時間が経過していなければ、設定時間が経過するまで、Ｓ５０３を繰り返す。一方、設定時間が経過していれば、Ｓ５０４に移行する。
Ｓ５０４では、ポンプ制御部２５は、発電機６から燃料ポンプ１４に供給（印加）する電圧を増加させる。発電機６から燃料ポンプ１４に供給する電圧を増加させる割合（増加量）は、任意に設定可能であり、例えば、常に一定としてもよいし、燃料ポンプ１４への通電を開始してからの時間に応じて可変にしてもよい。
Ｓ５０５では、ポンプ制御部２５は、Ｓ５０４で増加された電圧が第３閾値（電圧値）Ｖｔｈ以上であるかどうかを判定する。Ｓ５０４で増加された電圧が第３閾値Ｖｔｈ以上でなければ、Ｓ５０３に移行して、燃料ポンプ１４に供給する電圧を増加してから設定時間が経過したかどうかを判定する。一方、Ｓ５０４で増加された電圧が第３閾値Ｖｔｈ以上である場合には、処理を終了する。なお、第３閾値Ｖｔｈは、例えば、燃料ポンプ１４に供給可能な電圧の上限値に設定され、メモリ２６に記憶されている。
このように、発電機６から燃料ポンプ１４への電力の供給に関するＰＷＭ制御は、発電機６から燃料ポンプ１４に供給される電力をフィードバック制御せず、オープンループで行ってもよい。但し、発電機６から燃料ポンプ１４への電力の供給に関するＰＷＭ制御をオープンループで行うのではなく、以下で図６を参照して説明するように、発電機６から燃料ポンプ１４に供給される電力をフィードバック制御してもよい。
図６は、発電機６から燃料ポンプ１４への電力の供給に関するＰＷＭ制御の一例を説明するためのフローチャートである。制御部９、詳細には、ポンプ制御部２５は、以下の処理を実行する。なお、Ｓ６０１、Ｓ６０２、Ｓ６０６及びＳ６０７は、それぞれ、Ｓ５０１、Ｓ５０２、Ｓ５０４及びＳ５０５と同じであるため、ここでの詳細な説明は省略する。
Ｓ６０３では、ポンプ制御部２５は、燃料ポンプ１４に流れる電流Ｉｐを取得する。具体的には、上述したように、電流計４３によって検出される電流を、燃料ポンプ１４に流れる電流Ｉｐとして取得する。
Ｓ６０４では、ポンプ制御部２５は、Ｓ６０３で取得された電流Ｉｐが第４閾値（電流値）Ｉｔｈ以下であるかどうかを判定する。Ｓ６０３で取得された電流Ｉｐが第４閾値Ｉｔｈ以下でなれければ、Ｓ６０５に移行する。一方、Ｓ６０３で取得された電流Ｉｐが第４閾値Ｉｔｈ以下であれば、Ｓ６０６に移行する。なお、第４閾値Ｉｔｈは、例えば、燃料ポンプ１４に供給可能な電圧の上限値に基づいて設定され、メモリ２６に記憶されている。
Ｓ６０５では、ポンプ制御部２５は、発電機６から燃料ポンプ１４に供給（印加）する電圧を減少させる。発電機６から燃料ポンプ１４に供給する電圧を減少させる割合（減少量）は、任意に設定可能であり、例えば、常に一定としてもよいし、燃料ポンプ１４への通電を開始してからの時間に応じて可変にしてもよい。
＜実施形態のまとめ＞
１． 上述の実施形態のバッテリーレスのエンジンシステム（例えば、１００）は、
内燃エンジン（例えば、１）と、
前記内燃エンジンの燃料を収容する燃料タンク（例えば、１３）と、
前記内燃エンジンによって駆動されて発電を行う発電機（例えば、６）と、
前記内燃エンジンを始動するリコイルスターター（例えば、５）と、
前記発電によって生じる電荷を蓄積するコンデンサ（例えば、３６）と、
前記内燃エンジンの回転数を検出する第１検出部（例えば、７）と、
前記電荷が蓄積された前記コンデンサの電圧を検出する第２検出部（例えば、４２）と、
前記発電機から供給される電力によって動作し、前記内燃エンジンに燃料を供給するインジェクタ（例えば、１５）と、
前記発電機から供給される電力によって動作し、前記燃料タンクに収容されている燃料を前記インジェクタに供給する燃料ポンプ（例えば、１４）と、
前記発電機から供給される電力によって動作し、前記内燃エンジンにおいて圧縮された燃料を点火する点火装置（例えば、１１）と、
前記発電機から供給される電力によって動作し、前記リコイルスターターによる前記内燃エンジンの始動期において、前記第１検出部で検出される回転数及び前記第２検出部で検出される電圧に基づいて、前記発電機から前記インジェクタ、前記燃料ポンプ及び前記点火装置への電力の供給を制御する制御部（例えば、９）と、
を有することを特徴とする。
この実施形態によれば、サイズやコストを増加させずに、始動性やユーザビリティを向上させるのに有利なエンジンシステムを提供することができる。
２． 上述のエンジンシステム（例えば、１００）では、
前記制御部（例えば、９、２０）は、前記リコイルスターターによる前記内燃エンジンの始動期において、前記第１検出部で検出される回転数及び前記第２検出部で検出される電圧に基づいて、前記内燃エンジンが自立回転可能であるかどうかを判定し、前記内燃エンジンが自立回転可能でなければ、前記インジェクタ、前記燃料ポンプ及び前記点火装置に前記発電機からの電力を供給せず、前記内燃エンジンが自立回転可能であれば、前記インジェクタ、前記燃料ポンプ及び前記点火装置に前記発電機からの電力を供給することを特徴とする。
この実施形態によれば、内燃エンジンの始動時において、ユーザがリコイルスターターの操作で感じる負荷を軽減することができる。
３． 上述のエンジンシステム（例えば、１００）では、
前記制御部（例えば、９、２７、２８）は、前記リコイルスターターによる前記内燃エンジンの始動期において、前記第１検出部で検出される回転数が第１閾値以上になり、且つ、前記第２検出部で検出される電圧が第２閾値以上になるまでは、前記インジェクタ、前記燃料ポンプ及び前記点火装置に前記発電機からの電力を供給せず、前記第１検出部で検出される回転数が第１閾値以上になり、且つ、前記第２検出部で検出される電圧が第２閾値以上になると、前記インジェクタ、前記燃料ポンプ及び前記点火装置に前記発電機からの電力を供給することを特徴とする。
この実施形態によれば、内燃エンジンの始動時において、ユーザがリコイルスターターの操作で感じる負荷を軽減することができる。
４． 上述のエンジンシステム（例えば、１００）では、
前記制御部（例えば、９）は、前記リコイルスターターによる前記内燃エンジンの始動期において、前記発電機から前記インジェクタ、前記燃料ポンプ及び前記点火装置への電力の供給を段階的に行うことを特徴とする。
この実施形態によれば、制御部、点火装置、燃料ポンプ及びインジェクタに対して発電機から供給される電力（供給電力量）のピークを抑制することができる。
５． 上述のエンジンシステム（例えば、１００）では、
前記制御部（例えば、９、２５）は、前記発電機から前記燃料ポンプに供給される電力をＰＷＭ制御することを特徴とする。
この実施形態によれば、燃料ポンプの消費電力や発熱量を抑制することができる。
６． 上述のエンジンシステム（例えば、１００）では、
前記制御部（例えば、９、２５）は、前記内燃エンジンの始動期において、前記内燃エンジンの始動に必要となる燃料量に応じて、前記発電機から前記燃料ポンプに供給される電力をＰＷＭ制御することを特徴とする。
この実施形態によれば、燃料ポンプの消費電力や発熱量を抑制することができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
１００：バッテリーシステム １：内燃エンジン ５：リコイルスターター ６：発電機 ７：クランク角センサ ９：制御部 １１：点火装置 １３：燃料タンク １４：燃料ポンプ １５：インジェクタ ３６：コンデンサ ４２：電圧計

Claims (6)

  1. バッテリーレスのエンジンシステムであって、
    内燃エンジンと、
    前記内燃エンジンの燃料を収容する燃料タンクと、
    前記内燃エンジンによって駆動されて発電を行う発電機と、
    前記内燃エンジンを始動するリコイルスターターと、
    前記発電によって生じる電荷を蓄積するコンデンサと、
    前記内燃エンジンの回転数を検出する第１検出部と、
    前記電荷が蓄積された前記コンデンサの電圧を検出する第２検出部と、
    前記発電機から供給される電力によって動作し、前記内燃エンジンに燃料を供給するインジェクタと、
    前記発電機から供給される電力によって動作し、前記燃料タンクに収容されている燃料を前記インジェクタに供給する燃料ポンプと、
    前記発電機から供給される電力によって動作し、前記内燃エンジンにおいて圧縮された燃料を点火する点火装置と、
    前記発電機から供給される電力によって動作し、前記リコイルスターターによる前記内燃エンジンの始動期において、前記第１検出部で検出される回転数及び前記第２検出部で検出される電圧に基づいて、前記発電機から前記インジェクタ、前記燃料ポンプ及び前記点火装置への電力の供給を制御する制御部と、
    を有することを特徴とするエンジンシステム。
  2. 前記制御部は、前記リコイルスターターによる前記内燃エンジンの始動期において、前記第１検出部で検出される回転数及び前記第２検出部で検出される電圧に基づいて、前記内燃エンジンが自立回転可能であるかどうかを判定し、前記内燃エンジンが自立回転可能でなければ、前記インジェクタ、前記燃料ポンプ及び前記点火装置に前記発電機からの電力を供給せず、前記内燃エンジンが自立回転可能であれば、前記インジェクタ、前記燃料ポンプ及び前記点火装置に前記発電機からの電力を供給することを特徴とする請求項１に記載のエンジンシステム。
  3. 前記制御部は、前記リコイルスターターによる前記内燃エンジンの始動期において、前記第１検出部で検出される回転数が第１閾値以上になり、且つ、前記第２検出部で検出される電圧が第２閾値以上になるまでは、前記インジェクタ、前記燃料ポンプ及び前記点火装置に前記発電機からの電力を供給せず、前記第１検出部で検出される回転数が第１閾値以上になり、且つ、前記第２検出部で検出される電圧が第２閾値以上になると、前記インジェクタ、前記燃料ポンプ及び前記点火装置に前記発電機からの電力を供給することを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンシステム。
  4. 前記制御部は、前記リコイルスターターによる前記内燃エンジンの始動期において、前記発電機から前記インジェクタ、前記燃料ポンプ及び前記点火装置への電力の供給を段階的に行うことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載のエンジンシステム。
  5. 前記制御部は、前記発電機から前記燃料ポンプに供給される電力をＰＷＭ制御することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載のエンジンシステム。
  6. 前記制御部は、前記内燃エンジンの始動期において、前記内燃エンジンの始動に必要となる燃料量に応じて、前記発電機から前記燃料ポンプに供給される電力をＰＷＭ制御することを特徴とする請求項５に記載のエンジンシステム。
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