JP2014148932A - Engine work machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、チェンソーや刈払機等のエンジン作業機に関し、バッテリを用いてセルモータを駆動して始動させるエンジン作業機に関するものである。 The present invention relates to an engine working machine such as a chain saw or a brush cutter, and more particularly to an engine working machine that starts by driving a cell motor using a battery.
刈払機やチェンソー等の小型の作業機には、動力源として小型のエンジンが広く用いられている。図7はエンジン作業機の一例である刈払機の外観図である。図7に示すように、小型の2サイクルエンジンを搭載したエンジン作業機501は、パイプ状のメインパイプ5に図示しない駆動軸を通し、この駆動軸を、メインパイプ5の一端に設けたエンジンにて回転させることで、メインパイプ5の他端に設けた回転刃6を回転させる。回転刃6の近傍には、刈り払った草の飛散防止のための飛散防御カバー6aが設けられる。エンジン作業機1は図示しない肩掛け用吊りベルト等で携帯されるもので、メインパイプ5の長手中央部付近に作業者が操作するための正面視略U字状を呈するハンドル4が取り付けられる。エンジン作業機1の回転数は、グリップ部3の近傍に取り付けられたスロットルレバー7により作業者により制御される。スロットルレバー7の操作は、ワイヤー18によってエンジンの気化器に伝達される。
In small working machines such as brush cutters and chain saws, small engines are widely used as power sources. FIG. 7 is an external view of a brush cutter as an example of an engine working machine. As shown in FIG. 7, an
エンジン作業機501で用いられるようなエンジンは、小型軽量で大きな出力を得ることができ、燃料を供給することにより長時間の作業が可能となる。エンジンを起動するためには手動式のスタータが用いられ、始動性を向上させるための様々なアイディアが提案されてきた。例えば特許文献1では、セルモータを備えると共にエンジンへの混合気の燃料濃度を増加させることにより始動性を向上させた小型エンジン作業機が提案されている。
An engine such as that used in the
2サイクルエンジンの燃料としては、従来からガソリンとオイルを混ぜた混合油が使用されている。この混合油を長期間エンジン工具に入れっぱなしにしてしまうと、ガソリンが気化してオイルとの混合比が変化してしまう場合がある。また、混合油内のオイルが劣化することによって粘度が高くなってガム状に変化し、気化器の内部が目詰まりしてしまう恐れがある。このため、長期間エンジン工具を保管するときには、エンジンの停止時に空ぶかしをして気化器内の燃料を除去しなくてはならなかった。 Conventionally, a mixed oil in which gasoline and oil are mixed is used as a fuel for a two-cycle engine. If this mixed oil is left in the engine tool for a long time, the gasoline may vaporize and the mixing ratio with the oil may change. Moreover, when the oil in mixed oil deteriorates, there exists a possibility that a viscosity may become high and it may change to gum shape and the inside of a vaporizer may be clogged. For this reason, when storing engine tools for a long time, the fuel in the carburetor must be removed by emptying the engine when the engine is stopped.
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、気化器が不調であってもエンジンを始動しやすくしたエンジン作業機を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above background, and an object of the present invention is to provide an engine working machine that can easily start an engine even if a carburetor is malfunctioning.
本発明の他の目的は、セルモータを回して通常のエンジンの始動動作では始動しないときに、ブーストモードにセルモータを高速で回転させて始動性をより向上させたエンジン作業機を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide an engine work machine in which startability is further improved by rotating the cell motor at a high speed in the boost mode when the cell motor is not started by a normal engine start operation. .
本発明のさらに他の目的は、気化器の目詰まりを効果的に解消できるようにしたエンジン作業機を提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide an engine working machine that can effectively eliminate clogging of a carburetor.
本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。
本発明の一つの特徴によれば、ピストンが往復運動可能なシリンダと、シリンダを保持するとともにクランク室を形成するクランクケースと、バッテリから供給される電力によりピストンを移動させるセルモータを有するエンジンを用いて作業機器を駆動させるエンジン作業機において、セルモータへの電力供給を制御する始動制御手段を設け、始動制御手段は、セルモータを第1の回転速度にて駆動し、セルモータの駆動開始から所定時間経過してもエンジンが始動していないときは、セルモータを第1の回転速度よりも速い第2の回転速度で駆動させるようにした。
The characteristics of representative ones of the inventions disclosed in the present application will be described as follows.
According to one aspect of the present invention, an engine having a cylinder in which a piston can reciprocate, a crankcase that holds the cylinder and forms a crank chamber, and a cell motor that moves the piston by electric power supplied from a battery is used. In the engine working machine that drives the work equipment, there is provided start control means for controlling power supply to the cell motor. The start control means drives the cell motor at the first rotational speed, and a predetermined time has elapsed since the start of driving the cell motor. Even when the engine is not started, the cell motor is driven at a second rotational speed higher than the first rotational speed.
本発明の他の特徴によれば、始動制御手段は、第1の回転速度においては第1の実効電圧でセルモータを駆動し、第2の回転速度においては第1の実効電圧よりも高い第2の実効電圧でセルモータを駆動する。これは、バッテリからセルモータへの電力供給回路にスイッチング素子を直列に設け、始動制御手段はスイッチング素子のPWM(Pulse Width Modulation)制御を行い、PWM制御のデューティ比を変更することによってセルモータに印加される実効電圧を調整する。また始動制御手段は、バッテリの電圧測定結果によって第1及び第2の回転速度におけるデューティ比を決定すると好ましい。バッテリはリチウムイオン二次電池を用いることが好ましいが、その他の任意の一次電池又は二次電池を用いることができる。 According to another feature of the invention, the start control means drives the cell motor with the first effective voltage at the first rotational speed, and the second higher than the first effective voltage at the second rotational speed. The cell motor is driven with an effective voltage of. This is because the switching element is provided in series in the power supply circuit from the battery to the cell motor, and the start control means performs PWM (Pulse Width Modulation) control of the switching element, and is applied to the cell motor by changing the duty ratio of the PWM control. Adjust the effective voltage. The start control means preferably determines the duty ratio at the first and second rotational speeds based on the voltage measurement result of the battery. The battery is preferably a lithium ion secondary battery, but any other primary battery or secondary battery can be used.
本発明のさらに他の特徴によれば、エンジンの回転力を作業機器に伝達させる遠心クラッチを設け、第2の実効電圧でセルモータを駆動させた際の第2のエンジン回転数は、遠心クラッチの接続回転数以下とした。第1の実効電圧でセルモータを駆動させた際の第1のエンジン回転数は、遠心クラッチの接続回転数の半分以下であり、第2のエンジン回転数は遠心クラッチの接続回転数の半分以上とすると好ましい。始動制御手段は、エンジンが第2の回転速度にて所定時間回転しても始動しないときは、セルモータの回転を停止させる。始動制御手段は、第1の回転速度から第2の回転速度へ移行させるか否か、及び/又は、移行させるタイミングを決定する。 According to still another aspect of the present invention, a centrifugal clutch that transmits the rotational force of the engine to the work equipment is provided, and the second engine speed when the cell motor is driven with the second effective voltage is the value of the centrifugal clutch. The number of rotations was less than the connection speed. The first engine speed when the cell motor is driven with the first effective voltage is less than half of the connection speed of the centrifugal clutch, and the second engine speed is more than half of the connection speed of the centrifugal clutch. It is preferable. The start control means stops the rotation of the cell motor when the engine does not start even if the engine rotates at the second rotation speed for a predetermined time. The start control means determines whether or not to shift from the first rotation speed to the second rotation speed and / or the timing to shift.
請求項1の発明によれば、セルモータを第1の回転速度にて駆動し、セルモータの駆動開始から所定時間経過してもエンジンが始動していないときは、セルモータを第1の回転速度よりも速い第2の回転速度で駆動させるので、気化器が目詰まりし、エンジンの始動が困難になった状態においても、セルモータの回転数を通常よりも高くすることによって、シリンダ内の負の圧力で気化器内の目詰まりを解除することができる。
請求項2の発明によれば、第1の回転速度においては第1の実効電圧でセルモータを駆動し、第2の回転速度においては第1の実効電圧よりも高い第2の実効電圧でセルモータを駆動するので、セルモータへの電圧を変えるだけで容易に回転数を切り替える制御が可能となる。
請求項3の発明によれば、スイッチング素子のPWM制御を行い、PWM制御のデューティ比を変更することによってセルモータに印加される実効電圧を調整するので、セルモータへのON/OFFスイッチを用いる必要がなく、コストアップを大幅に抑えたエンジン作業機を実現できる。また、マイクロコンピュータを用いた始動制御手段により容易にモータの回転速度を調整できる。
請求項4の発明によれば、始動制御手段は、バッテリの電圧測定結果によって第1及び第2の回転速度におけるデューティ比を決定するので、異なる電圧仕様のバッテリを使用することができ、バッテリの残量に影響されずセルモータを安定して駆動することができる。
請求項5の発明によれば、第2の実効電圧でセルモータを駆動させた際の第2のエンジン回転数は、遠心クラッチの接続回転数以下であるので、セルモータの回転速度を上昇させたとしても遠心クラッチが接続されることを防止でき、始動時の誤動作を防ぐことができ安全性の高いエンジン作業機を実現できる。
請求項6の発明によれば、第1の実効電圧でセルモータを駆動させた際の第1のエンジン回転数は、遠心クラッチの接続回転数の半分以下であるので、通常時は大きな安全マージンを確保したままエンジンを始動することができる。また、第2のエンジン回転数は遠心クラッチの接続回転数の半分以上であるが接続回転数以下であるので、安全マージンを確保したままエンジンを始動することができる。
請求項7の発明によれば、始動制御手段はエンジンが第2の回転速度にて所定時間回転しても始動しないときはセルモータの回転を停止させるので、バッテリの過放電を効果的に防止することができる。
請求項8の発明によれば、始動制御手段は、第1の回転速度から第2の回転速度へ移行させるか否か、及び/又は、移行させるタイミングを決定するので、始動制御手段によってブーストモード(セルモータを高回転にて駆動させるモード)の実施の要否を判断することができ、作業者からの設定や周辺状況に応じた始動制御を行うことができる。
According to the first aspect of the present invention, when the cell motor is driven at the first rotational speed and the engine is not started even after a predetermined time has elapsed since the start of the driving of the cell motor, the cell motor is driven at a speed higher than the first rotational speed. Since the carburetor is clogged and it becomes difficult to start the engine because it is driven at a high second rotational speed, the negative pressure in the cylinder can be reduced by making the rotational speed of the cell motor higher than usual. Clogging in the vaporizer can be released.
According to the invention of
According to the invention of claim 3, since the effective voltage applied to the cell motor is adjusted by performing PWM control of the switching element and changing the duty ratio of the PWM control, it is necessary to use an ON / OFF switch to the cell motor. In addition, it is possible to realize an engine work machine that greatly reduces the cost increase. Further, the rotation speed of the motor can be easily adjusted by the start control means using a microcomputer.
According to the invention of claim 4, since the start control means determines the duty ratio at the first and second rotational speeds based on the voltage measurement result of the battery, it is possible to use batteries having different voltage specifications. The cell motor can be driven stably without being affected by the remaining amount.
According to the invention of
According to the sixth aspect of the present invention, since the first engine speed when the cell motor is driven with the first effective voltage is less than half of the connected speed of the centrifugal clutch, a large safety margin is normally obtained. The engine can be started with this secured. Further, since the second engine speed is not less than half of the connection speed of the centrifugal clutch but less than the connection speed, the engine can be started with a safety margin secured.
According to the invention of
According to the invention of
本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the following description and drawings.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、本明細書においては、前後左右、上下の方向は図中に示す方向であるとして説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, the same portions are denoted by the same reference numerals, and repeated description is omitted. Further, in this specification, description will be made assuming that the front, rear, left, right, and up and down directions are directions shown in the drawing.
図1は、本実施例に係るエンジン作業機1の内部構造を示す縦断面図である。エンジン10は、2サイクルの小型エンジンであって、クランク軸13がメインパイプ5(図7参照)と同軸上に配置され、シリンダ11がクランクケース14から略垂直方向上側に伸びるように配置され、ピストン12がシリンダ11内を上下方向に往復移動する。クランク軸13の前側(出力側)には、遠心クラッチ29を介して図示しない駆動軸の一端部がクラッチシャフト32を介して連結される。遠心クラッチ29が取り付けられるマグネトロータ22には、エンジン冷却用のフィンが一体に形成される。遠心クラッチ29は、クランク軸13の回転数が一定以上になると遠心力によって揺動子30aがクラッチドラム30bに接続される公知の遠心クラッチである。クラッチシャフト32はハウジング34にて保持されるベアリング33によって回転可能に保持される。マグネトロータ22の外周部、ここでは上部にイグニッションコイル23が設けられる。イグニッションコイル23で発生された高圧電流は、イグニッションコード24とプラグキャップ25aを介して点火プラグ25に伝達される。エンジン10のクランクケース14の下側には、燃料タンク27が設けられる。燃料タンク27には、2サイクル用のガソリンとオイルの混合油が入れられ、後述する気化器35(図2参照)に送られる。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the internal structure of the
クランク軸13の前側(出力側)には、遠心クラッチ29を介して図示しない駆動軸の一端部がクラッチシャフト32を介して連結される。遠心クラッチ29が取り付けられるマグネトロータ22には、エンジン冷却用のフィンが一体に形成される。シリンダ11の燃焼室に隣接する位置(図1ではシリンダ11の側面)には、デコンプレッション機構(以下、デコンプと称する)31が設けられる。デコンプ31はエンジン10の始動時に燃焼室内の圧力の一部を解放してピストン12による圧縮作業を容易にし、エンジン10を始動しやすくするための機構である。本実施例ではデコンプ31の操作部(操作ボタン)を押し込む(操作ボタンを後方から前方側に移動させる)ことによりシリンダ11内の圧力の一部を解放することができる。デコンプ31はクランク軸13の回転直後の最初の燃焼(初爆)が起こるとその圧力変動で自動的に復帰する。
One end of a drive shaft (not shown) is connected to the front side (output side) of the
本実施例に係るエンジン10の始動装置としては、セルモータ106とリコイルスタータ40の2系統が設けられる。セルモータ106は接続線52を介して供給される電力により回転し、回転軸106aに設けられたピニオン57が回転することによってギヤ49が回転する。ギヤ49はベアリング48によってクランク軸13に対して回転可能なように保持され、ギヤ49が速い速度で回転するとギヤ49の一部に取り付けられたワンウェイクラッチ50が遠心力によって径方向外側に突き出て、第一ドラム51と密接して第一ドラム51を回転させることによりクランク軸13が回転する。リコイルスタータ40は、リール41に巻かれたスタータロープ42をスタータハンドル36(後述する図2参照)で速い速度で回すことによりワンウェイクラッチ46が遠心力によって径方向外側に突き出て、第二ドラム47と密接して第二ドラム47を回転させる。第二ドラム47はクランク軸13に固定されているため、第二ドラム47が回転するとクランク軸13も回転するためエンジンを始動することができる。開放されたスタータロープ42は、スパイラルスプリング43の復元力によりリール41に巻き取られる。
As a starting device for the
バッテリ収納部39は、例えば作業者が把持する2つのグリップ部3(図7参照)とは別に設けられるものであって、例えばハンドル4に着脱可能に設けられる。本実施例ではパック形式のバッテリ80に合わせた形状のバッテリ収納部39としているが、装着されるバッテリの形状に合わせてバッテリ収納部39の形状は任意に設定することができる。例えば、電圧の異なる複数種類の電動工具用のリチウムイオン電池パックや乾電池等を装着できるように構成しても良い。エンジン10を始動させる場合は電源スイッチ110をONにしてからセルスイッチ125を押す。運転中のエンジン10を停止する際には、エンジン10の本体側に設けられた図示しないストップスイッチ(キルスイッチ)を押して、点火プラグ25への高圧電流の供給を停止させる。ストップスイッチは、エンジン10側の任意の位置(例えば上部カバー2)に設けられるが、バッテリ収納部39に設けるように構成しても良い。バッテリ収納部39の内部には、略円筒形であって装着及び取り外しが可能なバッテリ80が収容される。バッテリ80は、略円筒形であってバッテリ収納部39に装着及び取り外しが可能なように、いわゆるカセット式に構成される。バッテリ80には2箇所の掛止部81aが形成され、バッテリ収納部39の内壁に形成された凹部(図示せず)と係合することによりバッテリ80を保持する。バッテリ80を取り外すには、リリースボタン81を押しながらバッテリ80をバッテリ収納部39から引き出す。
The
バッテリ80の内部には、例えば14500サイズのリチウムイオン電池セル(図示せず)が4本収容される。バッテリ収納部39の後端部(図では下側)の形状は、下端の開口部39aを覆うように形成される。開口部39aに続くバッテリ80の装着空間の他端には始動制御回路基板85が設けられ、始動制御回路基板85から開口部39aに向かって複数のターミナル84が延びるように設けられる。始動制御回路基板85は、図3で後述する制御回路102が搭載される基板である。バッテリ80の前端部(図では上側)には、複数の端子83が設けられ、バッテリ80をバッテリ収納部39に装着することにより端子83はバッテリ収納部39側に形成されるターミナル84と接触するので、バッテリ80の電力が後述する制御回路102に供給される。
For example, four 14500-size lithium ion battery cells (not shown) are accommodated in the
図2は、本発明の実施例に係るエンジン作業機1の背面図である。エンジン10の左側には、エンジン10の吸気ポートを連結するインシュレータ19を介して気化器35が設けられ、気化器35の左側には吸入する空気を濾過するエアクリーナの格納空間を構成するエアクリーナカバー26が設けられる。エンジン10の右側にはマフラー16が設けられ、マフラー16の後面側には、排気ガスの出口となる排気口16aが設けられる。マフラー16は、作業者が直接触れてしまうのを防止するため、樹脂製のマフラーカバー8で覆われる。エンジン10は、その上部が上部カバー2によって覆われる。クランク軸13と同軸上であってその後端にはリコイルスタータ40(図1参照)が設けられ、リコイルスタータ40はスタータケース9によって覆われる。本実施例のエンジン作業機1ではリコイルスタータ40だけでなくセルモータ106(図1参照)も設けられるので、後方から見たスタータケース9の形状は、リコイルスタータ40を覆う部分とセルモータ106を覆う部分が連結されたような瓢箪型の形状とされる。スタータケース9の左側にはスタータハンドル36が設けられる。クランクケース14の下側には燃料タンク27が設けられる。燃料タンク27は、半透明の高分子樹脂により形成される容器であって、開口部に取り付けられるキャップ28を外すことによってガソリンと所定比率のオイルを混合した混合燃料を入れることができる。
FIG. 2 is a rear view of the
図3は、本実施例に係るエンジン作業機1の回路図である。エンジン作業機1には、セルモータ106を用いた始動装置が設けられ、始動装置は制御回路102(始動制御手段)によって電子的に制御される。制御回路102は、3つのFET107、117、121と、抵抗器108、109、111、112、124と、電源スイッチ110と、セルスイッチ125と、コンデンサ113、114、115と、レギュレータ116と、マイコン118を含んで構成される。
FIG. 3 is a circuit diagram of the
マイコン118は、レギュレータ116によって供給される定電圧にて駆動され、複数有するA/D変換ポートには、抵抗器111及び112によるバッテリ80の電圧を示す信号が入力される。さらに、エンジン10側から、回転検出用コイル105の出力信号が入力される。エンジン10の回転数(回転速度)は、エンジン10に取り付けられたマグネットからの磁束を回転検出用コイル105によって電圧に変換し、マイコン118に入力されることで検出される。また、マイコン118は、FET117、121のゲート信号の送出を行うことにより、FET117、121のソース−ドレイン間の導通又は遮断を制御する。
The
FET121は、セルモータ106を駆動する半導体式のスイッチとなるもので、マイコン118の指令(ゲート信号の供給)によってFET121のソース−ドレイン間が導通状態となり、セルモータ106に電流が流れる。また、マイコン118は、FET121の導通をパルス幅変調(pulse width modulation、PWM)制御をすることによりバッテリ80からセルモータ106に供給される電力を降圧させて実効電圧を調整する。尚、FET121はその他の半導体スイッチング素子で構成しても良く、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(Insulated Gate Bipolar Transistor)やその他のトランジスタ等で構成できる。
The FET 121 serves as a semiconductor switch for driving the
次に図4を用いて本発明の実施例に係るエンジン作業機1におけるセルモータ106の駆動方法を説明する。まず本実施例によるセルモータ106の駆動方法を説明する前に、従来のエンジン作業機におけるセルモータの駆動方法を説明する。図8は従来のエンジンの始動時の時間とセルモータ及びエンジンの回転数の関係を示すグラフである。横軸は時間の経過(単位秒)であり、縦軸はセルモータとエンジンの回転数(単位rpm)である。点線で示すのがセルモータの回転数181であり、実線がエンジンの回転数182である。尚、点線と実線の位置が一致せずに平行に図示されている部分は、実際には重なるのであるが、双方を見やすくするためにあえてずらして図示しているので注意されたい。また、ここでいうセルモータ回転数181は、クランク軸の回転数との比較説明を単純にするために、セルモータ106の回転軸106aの回転数でなく、図1のギヤ49部分の回転数にて示しているので注意されたい。
Next, a method for driving the
先ず時刻t1にて作業者がセルスイッチを押すことによりセルモータ106が起動してエンジン10の回転が開始される。セルモータ106には所定の電圧が供給され、始動後に加速してギヤ49が所定の回転数N1にて回転する。この際、ギヤ49が速い速度で回転するとギヤ49の一部に取り付けられたワンウェイクラッチ50が遠心力によって径方向外側に突き出て、第一ドラム51と密接して第一ドラム51を回転させることによりクランク軸13が回転し、セルモータ106の回転数とギヤ49の回転数はほぼ同期する。時刻t2においてエンジン10が始動すると、エンジン10の回転数182が上昇して時刻t3にてアイドリング回転数NIに到達する。セルモータ106は、ギヤ49の回転数はエンジン10の回転数と連動しない状態で時刻t3まで一定の回転数で回転した後に停止する。尚、厳密に言えば時刻t2においてエンジン10が始動するとセルモータ106が無負荷運転になるので回転数が上昇することが多いが、本実施例の説明においては基本原理を説明するために負荷変動による回転変動については考慮しないで説明している。セルモータ106をOFFにするタイミングは、作業者がエンジン音を確認することにより判断するもので、図8の例では時刻t3付近にて作業者がセルスイッチ125を離すことでセルモータ106の回転が停止する。
First operator at time t 1 is the
図4に戻り、本実施例のエンジン作業機1におけるセルモータ106の駆動方法を説明する。時刻t1にて作業者がセルスイッチ125を押すことによりセルモータ106が起動させる。マイコン118は第1の実効電圧(実効電力)にてセルモータ106を駆動し、エンジン10が回転を開始し、ギヤ49が所定の回転数N1にて回転する。この際、セルモータ106の回転数とギヤ49の回転数はほぼ同期し、時刻t2にまでにエンジン10が始動すると移行の制御は図8で示した従来例の制御と同じとなる。本実施例では、時刻t1〜t2の間にエンジン10が始動しない場合は、マイコン118はセルモータ106の回転数141を上昇させる。この際、マイコン118は第1の実効電圧よりも高い第2の実効電圧でセルモータ106を駆動し、ギヤ49の回転数142をN1からN2にまで増速させる。尚、回転数N2は遠心クラッチ29(図1参照)の揺動子30aがクラッチドラム30bに接続される回転数(接続回転数)よりも低い回転数として、クランク軸13を回転数N2にて回転させても回転刃6側(作業機器側)に動力が伝達されないようにすることが重要である。
Returning to FIG. 4, the driving method of the
ギヤ49の回転数141をN2で回転させ続けて時刻t3においてエンジン10が始動すると、エンジン10の回転数142が上昇して時刻t4にてアイドリング回転数NIに到達する。この際、エンジン10の回転数142がセルモータ用の接続クラッチの遮断回転数NUを越えるため、第一ドラム51に取り付けられるワンウェイクラッチ50が遠心力によって外周側に移動することにより、ギヤ49の係合片部分との係合状態が解除されるため、セルモータ106の出力伝達、即ちギヤ49の回転力のクランク軸13への出力伝達は遮断される。ギヤ49の回転数141はエンジン10の回転数142と連動しないで時刻t4付近まで一定の回転数で回転させた後にマイコン118の制御により停止される。ここで、エンジン20の回転数141がアイドリング回転数NIに到達する時刻とセルモータ106をOFFにするタイミングは一致させる必要は無いが、バッテリ80の消費を抑えるためにセルモータ106の回転は速めに停止させるように制御することが望ましい。尚、第1のエンジン回転数N1は、遠心クラッチ29の接続回転数の半分以下の回転数とし、第2のエンジン回転数N2は遠心クラッチ29の接続回転数の半分以上の回転数とすると好ましい。
When the
次に、本発明のエンジン作業機1の一連の動作について図5のフローチャートを用いて説明する。まず初めに、始動装置用の電源スイッチ110がONされると(ステップ201)、抵抗器108、109によってFET107のゲート電圧が印加され、FET107はON状態となり(ステップ202)、レギュレータ116に電圧が供給される。レギュレータ116は定電圧源であり、マイコン118等に定電圧を供給する。また、コンデンサ114、115はレギュレータ116の出力電圧を安定させるために設けられる。
Next, a series of operations of the
マイコン118の電源端子に所定の電圧が入力されるとマイコン118は起動する(ステップ203)。次に、マイコン118はゲート信号を供給する事によりFET117をON(ソース−ドレイン間を導通)にして、電源スイッチ110が開放された後もFET107のON状態を維持し続けるようにする(ステップ204)。
When a predetermined voltage is input to the power supply terminal of the
次に、マイコン118は電池電圧の測定を行う(ステップ205)。図3に示す回路図では、バッテリ80は定格電圧3.6Vのリチウムイオン電池を4本直列に接続した定格電圧14.4Vであるがそれだけに限られずに、セルモータ106の定格電圧よりも高い電圧の様々なバッテリ、例えば14.4V〜36V程度のリチウムイオン電池セルを用いた電動工具用のバッテリパック、又はエンジン用その他の一次電池、二次電池を用いたバッテリ装置を用いることができる。電池電圧は、抵抗器111、112によって分圧された電圧をコンデンサ113で平滑し、マイコン118のA/D変換入力端子に入力することにより測定される。
Next, the
次に、ステップ206でマイコン118は、セルモータ106に印加する実効電圧を制御するために、FET121に入力するゲート信号のPWM制御ONデューティ比を決定する。PWM制御ONデューティ比は、次式によって決定される。
PWM制御ONデューティ比=目標モータ電圧/バッテリ電圧
ここで、目標モータ電圧とは、初期段階でセルモータに印加する電圧値と、所定時間エンジンが始動しなかったときに行うブーストモード時にセルモータに印加する電圧値の2種類ある。ちなみにブーストモード時の目標モータ電圧は、初期目標モータ電圧よりも高く設定する必要がある。具体的な例としてバッテリ電圧が14.4Vであるときに初期目標モータ電圧を8.0V、ブーストモード時の目標モータ電圧12.0Vと設定したとすると、PWM制御ONデューティ比は、初期段階で56%、ブーストモード時で83%となる。
Next, in step 206, the
PWM control ON duty ratio = target motor voltage / battery voltage Here, the target motor voltage is a voltage value to be applied to the cell motor in the initial stage, and is applied to the cell motor in the boost mode performed when the engine is not started for a predetermined time. There are two types of voltage values. Incidentally, the target motor voltage in the boost mode needs to be set higher than the initial target motor voltage. As a specific example, if the initial target motor voltage is set to 8.0 V when the battery voltage is 14.4 V, and the target motor voltage is set to 12.0 V in the boost mode, the PWM control ON duty ratio is 56% and 83% in boost mode.
次に、ステップ207ではセルスイッチ125が押されたか(ONにされたか)どうかを判定する。ここでセルスイッチ125がOFFの場合は、ステップ208に進み、マイコン起動からの経過時間を測定し、所定時間セルスイッチ125が押されないときは、ステップ216に進み、マイコン118はFET117をOFFさせることによって、制御回路102の電源を自らシャットダウンして、エンジン10の始動制御を終了する。ステップ207でセルスイッチ125がONになったときは、ステップ209に進み、マイコン118はステップ206で算出した初期PWM制御ONデューティ比に応じたゲート電圧をFET121供給することによりセルモータ106を回転駆動する。
Next, in step 207, it is determined whether or not the
次に、ステップ210にてマイコン118は、エンジン10が始動したかどうか、即ち、エンジン10が所定値以上の回転数で継続して回転しているかどうかを検出する。これはマイコン118によって回転検出用コイル105から周期的にエンジン回転信号が検出されているかによって判別できる。ステップ210においてエンジン10が始動していると判断(ステップ214)した場合は、ステップ216に進み、マイコン118はFET117をOFFさせることによって、制御回路102の電源を自らシャットダウンして、エンジン10の始動制御を終了する。また、ステップ210において始動していないと判断した場合は、ステップ211に進み、セルモータ起動から所定時間経過したかを判別し、所定時間経過していない場合は、ステップ210に戻り引き続きセルモータを駆動し続ける。所定時間を経過した場合は、ステップ212に進み、マイコン118はステップ206で算出したブーストモード用PWM制御ONデューティ比に応じたゲート電圧をFET121供給することによりセルモータ106を回転駆動する。
Next, in step 210, the
次に、ステップ213にてマイコン118は再び、エンジン10が始動したかどうか、即ち、エンジン10が所定値以上の回転数で継続して回転しているかどうかを検出する。ステップ213においてエンジン10が始動していると判断した場合はステップ216に進み(ステップ214)、マイコン118はFET117をOFFさせることによって、制御回路102の電源を自らシャットダウンして、エンジン10の始動制御を終了する。
Next, in
また、ステップ213において始動していないと判断した場合は、ステップ215に進み、セルモータ起動から所定時間経過したかを判別し、所定時間経過していない場合は、ステップ213に戻り引き続きセルモータを駆動し続ける。所定時間を経過した場合は、ステップ216に進み、マイコン118はFET117をOFFさせることによって、制御回路102の電源を自らシャットダウンして、エンジン10の始動制御を終了する。尚、図5のフローチャートでは、1回のセルモータ起動によってエンジン始動ができなかった場合は、ステップ214及び216で制御回路102の電源をシャットダウンして始動制御を終了するように構成したが、セルモータ起動の回数をカウントして所定回数まではセルモータ106の再起動を許可するように構成しても良いし、バッテリ80の電圧が低下するまではセルモータの起動を許可するように構成しても良い。また、ステップ215にてマイコン118が所定時間経過した後にセルモータ106の回転を停止させるように構成したが、作業者がセルスイッチ125を離すまで(但し上限時間の設定可)セルモータ106の回転維持を許可するように構成しても良い。
If it is determined in
以上のように、本実施例では、セルモータによりエンジンを始動させるときに、所定時間経過後もエンジンが始動していないと判断したときは、より高い実効電圧でセルモータを高回転にて駆動するようにした、いわゆるブーストモードによるセルモータの駆動を行うようにした。このため、燃料を入れっぱなしのまま長期保管したことで気化器が目詰まりし、エンジンの始動が困難になった状態においても、セルモータの回転数を通常よりも高くすることによって、シリンダ内の負の圧力で気化器内の目詰まりを効果的に解消することができる。 As described above, in this embodiment, when the engine is started by the cell motor, if it is determined that the engine has not started even after a lapse of a predetermined time, the cell motor is driven at a higher rotation with a higher effective voltage. The cell motor is driven in the so-called boost mode. For this reason, even if the carburetor is clogged due to long-term storage with the fuel left in place and it becomes difficult to start the engine, by increasing the rotational speed of the cell motor higher than usual, The clogging in the vaporizer can be effectively eliminated by the negative pressure.
次に図6を用いて本発明の第2の実施例を説明する。図6は本実施例のエンジン作業機1におけるセルモータ106の別の駆動方法であり、時刻t1にて作業者がセルスイッチ125を押すことによりセルモータ106が起動してエンジン10が回転を開始する。ここから時刻t2までの制御は図4で示した第1の実施例と同じ制御である。時刻t1〜t2の間にエンジン10が始動しない場合は、マイコン118はセルモータ106の回転数143を上昇させてギヤ49の回転数144をN1からN2にまで増速させるが、第2の実施例ではセルモータ106の回転数143を時刻t2からt3にかけて徐々に上昇させるように構成した。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Figure 6 is another method of driving the
ギヤ49の回転数143が時刻t3でN2に到達したら、回転数N2にて回転させ続けるよう制御する。時刻t4においてエンジン10が始動すると、エンジン10の回転数144が上昇して時刻t5にてアイドリング回転数NIに到達する。この際、エンジン10の回転数142がセルモータ用の接続クラッチの遮断回転数NUを越えるため、セルモータ106からクランク軸13への出力伝達は遮断される。ギヤ49の回転数143はエンジン10の回転数144と連動しないで時刻t5付近まで一定の回転数で回転させた後にマイコン118の制御により停止される。第2の実施例のように制御することにより、ブーストモードに移行した際に急激にセルモータ106の回転数が上がるのでは無く徐々に上昇するようにしたので、モータ音の急激な変化を防止できる。
Rotation speed 143 of the
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上述の実施例ではエンジン作業機の例として刈払機を用いて説明したが、刈払機だけでなく、カッター、チェンソー、芝刈機、カルチベータ等のその他のエンジン作業機であっても良い。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the Example, this invention is not limited to the above-mentioned Example, A various change is possible within the range which does not deviate from the meaning. For example, in the above-described embodiment, the brush cutter is used as an example of the engine working machine. However, other types of engine working machines such as a cutter, a chain saw, a lawn mower, and a cultivator may be used.
1 エンジン作業機 2 上部カバー
3 グリップ部 4 ハンドル
5 メインパイプ 6 回転刃
6a 飛散防御カバー 7 スロットルレバー
8 マフラーカバー 9 スタータケース
10 エンジン 11 シリンダ
12 ピストン 13 クランク軸
14 クランクケース 16 マフラー
16a 排気口 18 ワイヤー
19 インシュレータ 20 エンジン
22 マグネトロータ 23 イグニッションコイル
24 イグニッションコード 25 点火プラグ
25a プラグキャップ 26 エアクリーナカバー
27 燃料タンク 28 キャップ
29 遠心クラッチ 30a 揺動子
30b クラッチドラム 31 デコンプ
32 クラッチシャフト 33 ベアリング
34 ハウジング 35 気化器
36 スタータハンドル 39 バッテリ収納部
39a 開口部 40 リコイルスタータ
41 リール 42 スタータロープ
43 スパイラルスプリング 46 ワンウェイクラッチ
47 第二ドラム 48 ベアリング
49 ギヤ 50 ワンウェイクラッチ
51 第一ドラム 52 接続線
57 ピニオン 80 バッテリ
81 リリースボタン 81a 掛止部
83 端子 84 ターミナル
85 始動制御回路基板 102 制御回路
105 回転検出用コイル 106 セルモータ
106a 回転軸
107、117、121 FET
108、109、111、112、124 抵抗器
110 電源スイッチ
113、114、115 コンデンサ
116 レギュレータ 118 マイコン
125 セルスイッチ
141、143、181 セルモータ回転数
142、144、182 エンジン回転数
501 エンジン作業機
DESCRIPTION OF
108, 109, 111, 112, 124
Claims (8)
前記シリンダを保持するとともにクランク室を形成するクランクケースと、
バッテリから供給される電力により前記ピストンを移動させるセルモータを有するエンジンを用いて作業機器を駆動させるエンジン作業機において、
前記セルモータへの電力供給を制御する始動制御手段を設け、
前記始動制御手段は、前記セルモータを第1の回転速度にて駆動し、前記セルモータの駆動開始から所定時間経過しても前記エンジンが始動していないときは、前記セルモータを前記第1の回転速度よりも速い第2の回転速度で駆動させることを特徴とするエンジン作業機。 A cylinder in which the piston can reciprocate;
A crankcase for holding the cylinder and forming a crank chamber;
In an engine working machine that drives a work device using an engine having a cell motor that moves the piston by electric power supplied from a battery,
A start control means for controlling power supply to the cell motor is provided,
The start control means drives the cell motor at a first rotation speed, and when the engine has not started even after a predetermined time has elapsed since the start of driving the cell motor, the start motor is operated at the first rotation speed. An engine working machine that is driven at a second rotational speed that is faster than the second rotational speed.
前記始動制御手段は前記スイッチング素子のPWM制御を行い、前記PWM制御のデューティ比を変更することによって前記セルモータに印加される実効電圧を調整することを特徴とする請求項2に記載のエンジン作業機。 A switching element is provided in series in the power supply circuit from the battery to the cell motor,
The engine work machine according to claim 2, wherein the start control means performs PWM control of the switching element, and adjusts an effective voltage applied to the cell motor by changing a duty ratio of the PWM control. .
前記第2の実効電圧で前記セルモータを駆動させた際の前記第2のエンジン回転数は、前記遠心クラッチの接続回転数以下であることを特徴とする請求項4に記載のエンジン作業機。 A centrifugal clutch for transmitting the rotational force of the engine to the work equipment;
5. The engine working machine according to claim 4, wherein the second engine rotation speed when the cell motor is driven with the second effective voltage is equal to or less than a connection rotation speed of the centrifugal clutch.
Priority Applications (1)
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JP2013017974A JP2014148932A (en) | 2013-01-31 | 2013-01-31 | Engine work machine |
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JP2016205305A (en) * | 2015-04-27 | 2016-12-08 | 三菱電機株式会社 | Engine starter device |
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2013
- 2013-01-31 JP JP2013017974A patent/JP2014148932A/en active Pending
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