发动机驱动发电机的制作方法

1.本发明涉及发动机驱动发电机。


背景技术：

2.发动机驱动发电机能够通过发动机驱动发电机来进行发电，另外，能够由人的手进行搬运，因此是在露营等休闲或者灾害时有用的发电机。希望出现如下混合型的发电机：在这样的发动机驱动发电机搭载蓄电池，由此即使在发动机停止的状态下，也能够从蓄电池供给电力。例如，还能够在不介意发动机声音的白天对蓄电池进行充电，并在夜间从蓄电池供给电力。作为对这样的混合型发电机的发动机进行启动的方法，存在由蓄电池来驱动电池电机(cell motor)，并由电池电机来将发动机启动的方法。由此，用户可以不使用反冲启动器(recoil starter)。
3.根据专利文献1，提出了将发电机代用为电池电机来将发动机启动的方法。在这样的发电机中，在发动机的活塞处于压缩上止点位置以前时，越过压缩上止点需要大的驱动扭矩。因此，根据专利文献1提出了：在发动机的活塞处于上止点位置以前的情况下，根据活塞与上止点位置之间的距离，来增加对发电机的绕组进行通电的驱动电流。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2012-241562号公报。


技术实现要素：

7.发明所要解决的问题
8.根据专利文献1，在蓄电池能够将充分的驱动电流供给到发电机的绕组的情况下是有效的启动方法。但是，在蓄电池的充电量不足的情况下，活塞无法越过压缩上止点，而产生反冲。反冲会导致在与设计上设想的曲轴的旋转方向的相反方向瞬间产生大的扭矩。因此，对与发动机的启动相关的部件施加过度的力，很可能使发动机驱动发电机的寿命缩短。因而，本发明的目的在于，在可能产生反冲的状态下保护与发动机驱动发电机的启动相关的部件。
9.用于解决问题的方案
10.根据本发明，例如提供发动机驱动发电机，在所述发动机驱动发电机中，具有：
11.发动机；
12.发电机，其被所述发动机驱动而进行发电；
13.电机，其用于使所述发动机启动；
14.蓄电池，其由所述发电机进行充电，并且在所述发动机启动时向所述电机供给电力；
15.电源电路，其连接于所述发电机以及所述蓄电池，生成并输出直流电压或者交流电压；
16.探测单元，其探测所述蓄电池是否保持有在所述发动机启动时使所述发动机的活塞能够越过压缩上止点程度的充分的电力供给能力；以及
17.控制单元，当所述探测单元探测到所述蓄电池保持有所述充分的电力供给能力时，所述控制单元允许所述发动机点火，如果所述探测单元没有探测到所述蓄电池保持有所述充分的电力供给能力，则所述控制单元不允许所述发动机点火。
18.发明的效果
19.根据本发明，能够在可能产生反冲的状态下保护与发动机驱动发电机的启动相关的部件。
附图说明
20.图1是发动机驱动发电机的概略剖视图。
21.图2是说明控制部的图。
22.图3是说明用于探测活塞越过压缩上止点的方法的图。
23.图4是表示控制方法的流程图。
24.附图标记的说明
25.1：发动机；5：启动电机；7：脉冲线圈；8：电源电路；9：控制部；10：蓄电池。
具体实施方式
26.以下，参照附图，详细说明实施方式。而且，以下的实施方式并非用于限定权利要求要保护的范围，本发明并不需要实施方式说明的全部特征的组合。也可以将实施方式中说明的多个特征中的两个以上的特征任意组合。另外，对同一或同样的结构标注同一的附图标记，省略重复的说明。
27.《发动机驱动发电机》
28.图1是示出发动机驱动发电机100的概略图。发动机1是四冲程式的发动机。在曲轴箱2收容有曲轴19。曲轴19旋转，由此使连结于连杆3的活塞4在缸20内进行上下运动。在曲轴19连结有用于使发动机1启动的启动电机5。启动电机5从蓄电池被供给电力而旋转，启动电机5是使曲轴19旋转来使发动机1启动的发动机启动装置。曲轴19与发电机6连结，通过使曲轴19旋转，发电机6的转子旋转来进行发电。脉冲线圈7是探测与曲轴19连结的飞轮21或者发电机6的转子的旋转并输出脉冲信号的传感器。例如，也可以是，脉冲线圈7构成为，每当曲轴19旋转一圈，所述脉冲线圈7就输出一个脉冲。而且，也可以是，脉冲线圈7是探测在飞轮21或者发电机6的转子设置的磁体22的磁性的霍尔元件等。
29.电源电路8具有：将由发电机6生成的交流转换为固定频率的交流的逆变器；将交流转换为直流的转换器电路；以及对直流电压的电平进行转换的转换器电路等。电源电路8将由发电机6生成的电力供给到控制部9。电源电路8用发电机6生成的电力对蓄电池10进行充电。另外，电源电路8将来自蓄电池10的电力供给到启动电机5，来对启动电机5进行驱动。
30.控制部9为发动机控制单元(ecu)，对从电源电路8向点火装置11、燃料泵14、喷射器15以及节气门电机16等供给的电力进行控制。点火装置11向火花塞12供给用于火花放电的点火电力。燃料罐13是收容燃料的容器。燃料泵14是将收容于燃料罐13的燃料供给到喷射器15的泵。在图1中，燃料泵14设置在燃料罐内。节气门电机16是用于对经由吸气路径50
而流入缸20的空气的流入量进行控制的电机。吸气阀17是由如下凸轮等进行开闭的阀，该凸轮将曲轴19的旋转运动转换为上下运动。吸气阀17在吸气行程中打开，在压缩行程、膨胀行程以及排气行程中基本关闭。排气阀18是由如下凸轮等进行开闭的阀，该凸轮将曲轴19的旋转运动转换为上下运动。排气阀18在排气行程中打开，在压缩行程、膨胀行程以及吸气行程中基本关闭。
31.《控制部和电源电路》
32.图2示出了控制部9的功能和电源电路8的功能。控制部9具有cpu 200、存储器210以及电压探测电路220等。cpu 200执行在存储器210存储的控制程序，由此实现各种功能。cpu 200为中央运算处理装置。存储器210例如具有rom(非易失性存储器)和ram(易失性存储器)。电压探测电路220探测蓄电池10的电压，并将探测结果输出到cpu 200。输出装置230是输出声音的音响电路、输出光的发光元件或者显示图像的显示装置。
33.状态探测部201探测发动机驱动发电机100中的各种状态。脉冲计数器202对脉冲线圈7输出的脉冲的个数进行计数。计时器203测量时间。转速探测部204例如基于脉冲线圈7输出的脉冲间隔来探测发动机1(曲轴19)的转速。能力判定部206判定在发动机1启动时蓄电池10是否保持有使发动机1的活塞4能够越过压缩上止点(tdc)程度的充分的电力供给能力。这里，活塞4越过压缩上止点(tdc)是指如下情形：随着曲轴19的旋转而活塞4到达压缩上止点，进而活塞4从压缩上止点下降。而且，随着活塞4接近压缩上止点，缸20内的混合气体被压缩，因此对活塞4作用有要将活塞4推回的力。因而，启动电机5必须克服要将活塞4推回的力来使活塞4越过压缩上止点。当蓄电池10的充电量不足时，产生活塞4被推回的现象(反冲)。反冲的原因是各种各样的。尤其是，在活塞4越过压缩上止点失败的情况下依然执行点火时，产生燃烧气体的急剧的膨胀并产生反冲。这样的反冲尤其应该被抑制。这是因为，曲轴19的旋转方向从正转向反转变化，因此对与发动机1的启动相关的部件施加大的负荷，还可能使部件的寿命缩短。因而，如果蓄电池10未保持有在发动机1启动时使发动机1的活塞4能够越过压缩上止点(tdc)程度的充分的电力供给能力，则谋求中断发动机1的启动来保护部件。启动判定部207判定在从蓄电池10向启动电机5供给电力之前由电压探测电路220探测出的蓄电池电压是否为阈值电压以上。这里，阈值电压是能够使启动电机5旋转的蓄电池电压。在蓄电池电压不是阈值电压以上的情况下，警报部208从输出装置230输出表示蓄电池电压过低的报错信息。在蓄电池电压为阈值电压以上的情况下，点火控制部205从蓄电池10向点火装置11供给驱动火花塞12所需的电力。
34.主开关251从蓄电池10向继电器253以及控制部9供给动作电力，或者切断该动作电力。继电器253设置于蓄电池10与启动电机5之间，基于点火控制部205的接通和断开信号，来对从蓄电池10向启动电机5供给的电力进行接通和断开。启动开关252是用于对cpu 200指示发动机1的启动的开关。如果启动开关252被按压，蓄电池电压为阈值电压以上，并且蓄电池10保持有使活塞4能够越过压缩上止点程度的充分的电力供给能力，则cpu 200将继电器253从断开切换为接通。
35.在电源电路8中，逆变器30是将由发电机6生成的交流转换为既定频率的交流的转换电路。dc-dc转换器31是对在逆变器30的内部生成的直流电压的电平进行转换并输出的电路。例如，dc-dc转换器31将12v的直流电压转换为5v或者3.3v的直流电压。ac插座243输出由逆变器30生成的交流。dc插座244输出由dc-dc转换器31生成的5v的直流电压。dc插座
245输出由dc-dc转换器31生成的12v的直流电压。而且，dc-dc转换器31内置有充电电路，来对蓄电池10进行充电。
36.《电力供给能力的探测(判定)》
37.图3是说明蓄电池10的电力供给能力的探测方法的图。横轴表示时间。
38.在时刻t0，当主开关251从断开切换为接通时，从蓄电池10供给电力，控制部9开始动作。
39.在时刻t1，启动开关252被按压。由此，启动判定部207判定蓄电池电压是否为阈值电压以上。在此，假设蓄电池电压为阈值电压以上。由此，cpu200将继电器253从断开切换为接通，开始从蓄电池10向启动电机5供给电力。由此，启动电机5开始旋转，启动电机5使曲轴19旋转。而且，曲轴19旋转，由此发电机6也开始发电。另外，每当曲轴19旋转一圈，脉冲线圈7就输出一个脉冲。
40.然而，在曲轴19旋转两圈的期间，四冲程发动机执行吸气、压缩、燃烧、排气。也就是说，在曲轴19旋转两圈的期间，活塞4会两次到达最高点(上止点)。这里，活塞4处于相当于吸气、压缩、燃烧、排气四个过程中的哪个过程的位置是不明确的。例如，可能在曲轴19旋转一圈之前活塞4到达压缩上止点，也可能在曲轴19旋转两圈之前活塞4到达压缩上止点，也可能在曲轴19旋转三圈之前活塞4到达压缩上止点。因而，计数而得的脉冲数为多少才能够可靠地判定活塞4越过压缩上止点成为问题。也就是说，将与脉冲的个数进行比较的阈值设为多少成为问题。
41.例如，在阈值为1的情况下，当探测到第一个脉冲时，立即开始点火。但是，即使探测到第一个脉冲，有时活塞4也没有越过压缩上止点。同样地，在阈值为2的情况下，当探测到第二个脉冲时，立即开始点火。但是，即使探测到第二个脉冲，有时活塞4也没有越过压缩上止点。因而，如果至少探测到第三个脉冲，则曲轴19至少旋转了两圈，因此活塞4肯定越过了压缩上止点。因此，阈值被设定为3以上的值。
42.这样，阈值如果是3以上即可。其中，将阈值特意设定为3，由此能够最短地使发动机1启动。
43.在图3中，dt表示由脉冲线圈7输出的脉冲的间隔。当曲轴19的转速增加时，脉冲间隔dt缩短。由此，转速探测部204能够根据脉冲间隔dt来运算曲轴19的转速。
44.同样地，转速探测部204能够根据脉冲间隔dt来运算曲轴19的转速。脉冲间隔dt表示由发电机6生成的输出电压脉冲的间隔。当曲轴19的转速增加时，脉冲间隔dt缩短。因此，转速探测部204能够根据脉冲间隔dt来运算曲轴19的转速。
45.《流程图》
46.图4是表示发动机启动方法的流程图。当启动开关252被按压时，cpu 200执行以下的处理。
47.在步骤s401，cpu 200使用电压探测电路220探测蓄电池电压vo。
48.在步骤s402，cpu 200判定蓄电池电压vo是否为阈值电压vth以上。如果蓄电池电压vo不是阈值电压vth以上，则cpu 200进至步骤s420。在步骤s420，cpu 200从输出装置230输出表示蓄电池电压过低的警告。由此，不会对启动电机5进行通电，发动机启动处理结束。另一方面，如果蓄电池电压vo为阈值电压vth以上，cpu 200进至步骤s403。
49.在步骤s403，cpu 200开始对启动电机5的通电。例如，cpu 200将继电器253从断开
切换为接通，由此从蓄电池10向启动电机5供给电力。由此，启动电机5开始旋转。
50.在步骤s404，cpu 200使计时器203启动。在计时器203设有预定的启动期间。启动期间是指图3中的从时刻t1到时刻t3为止的期间。
51.在步骤s405，cpu 200将脉冲计数器202的计数值重置为0，由此开始对脉冲进行计数。
52.在步骤s406，cpu 200判定计时器203是否超时。在直到计时器203超时为止发动机1的启动仍未成功的情况下，cpu 200进至步骤s411。在步骤s411，cpu 200将继电器253从接通切换为断开，由此停止向启动电机5的通电。如果计时器203没有超时，则cpu 200进至步骤s407。
53.在步骤s407，cpu 200判定由脉冲计数器202测量出的脉冲数pn是否为脉冲阈值pth以上。也就是说，在步骤s407，判定蓄电池10是否保持有使活塞4能够越过压缩上止点程度的充分的电力供给能力。因此，脉冲阈值pth被设定为3以上的值。如果脉冲数pn不是脉冲阈值pth以上，则cpu 200返回步骤s405。另一方面，如果脉冲数pn是脉冲阈值pth以上，则cpu 200进至步骤s408。也就是说，如果蓄电池10保持有充分的电力供给能力，则cpu 200进至步骤s408。
54.在步骤s408，cpu 200开始点火。cpu 200指示点火装置11点火。由此，点火装置11与既定的点火定时同步地向火花塞12供给电力。
55.在步骤s409，cpu 200判定计时器203是否超时。在直到计时器203超时为止发动机1的启动仍未成功的情况下，cpu 200进至步骤s430。在步骤s430，cpu 200停止点火。例如，cpu 200指示点火装置11停止点火。之后，cpu 200进至步骤s411，使启动电机5停止。另一方面，在步骤s409，如果计时器203没有超时，则cpu 200进至步骤s410。
56.在步骤s410，cpu 200判定发动机1的启动是否成功。例如，如果曲轴19的转速为阈值以上，则cpu 200判定为发动机1的启动成功。另一方面，如果曲轴19的转速小于阈值，则cpu 200判定为发动机1的启动未成功。如果发动机1的启动未成功，则cpu 200返回步骤s409。另一方面，如果发动机1的启动成功，则cpu 200进至步骤s411。在步骤s411，cpu 200将继电器253从接通切换为断开，使启动电机5停止。
57.《从实施方式导出的技术思想》
58.[观点1]
[0059]
发动机驱动发电机100例如具有：
[0060]
发动机1；
[0061]
发电机6，其被发动机1驱动而进行发电；
[0062]
电机(例如，启动电机5)，其用于使发动机1启动；
[0063]
蓄电池10，其由发电机6进行充电，并且在发动机1启动时向电机供给电力；
[0064]
电源电路8，其连接于发电机6以及/或者蓄电池10，生成并输出直流电压或者交流电压；
[0065]
探测单元(例如，cpu 200、能力判定部206)，其探测在发动机1启动时蓄电池10是否保持有使发动机1的活塞4能够越过压缩上止点程度的充分的电力供给能力；以及
[0066]
控制单元(例如，cpu 200、点火控制部205)，在由探测单元探测出蓄电池10保持有充分的电力供给能力时，所述控制单元允许发动机1点火，如果探测单元没有探测到蓄电池
10保持有充分的电力供给能力，则所述控制单元不允许发动机1点火。
[0067]
由此，能够在可能产生反冲的状态(例如，蓄电池10未保持充分的电力供给能力的状态)下保护与发动机驱动发电机100的启动相关的部件。
[0068]
[观点2]
[0069]
也可以是，观点1所述的发动机驱动发电机100还具有传感器(例如，脉冲线圈7)，所述传感器根据发动机1的曲轴19的旋转来输出脉冲信号。如图3例示那样，也可以是，探测单元基于传感器输出的脉冲的个数，来探测蓄电池10是否保持有充分的电力供给能力。如图3例示那样，如果一个脉冲也没有探测到，则蓄电池10的充电量不足是明显的。另外，在探测到一个或者两个脉冲的情况下，活塞4可能没有超过压缩上止点。另一方面，如果探测到三个以上的脉冲，则活塞4肯定超过了压缩上止点。由此，如果关注脉冲的个数，则蓄电池10保持有充分的电力供给能力的情形是明显的。在此，介绍了当曲轴19旋转一圈时输出一个脉冲的事例。但是，这仅仅是一例。也可以是，在曲轴19旋转一圈的期间输出两个以上的脉冲。例如，在采用了在曲轴19旋转一圈的期间输出n个以上的脉冲的传感器的情况(n为一个以上的自然数)下，如果输出3n个脉冲，则活塞4肯定超过了压缩上止点。由此，阈值pth被设定为3n。
[0070]
[观点3]
[0071]
例如也可以是，发动机1是四冲程发动机。也可以是，传感器构成为，每当发动机1的曲轴19旋转一圈时，所述传感器就输出一个脉冲。也可以是，当从蓄电池10向电机供给电力后由传感器输出的脉冲的个数为3以上时，探测单元判定为蓄电池10保持有充分的电力供给能力。
[0072]
[观点4]
[0073]
存在如下情况：在因探测单元探测到蓄电池10保持有充分的电力供给能力而控制单元允许发动机点火之后，发动机1的启动失败。在该情况下，也可以是，控制单元使发动机1的点火动作停止。即使蓄电池10保持有充分的电力供给能力，由于燃料不足等其它主要原因，有时发动机1的启动会失败。由此，也可以是，为了不会无用地消耗蓄电池10的电力，发动机1的点火动作停止。
[0074]
[观点5]
[0075]
存在如下情况：在从蓄电池10向电机供给电力而电机开始旋转直到既定期间(例如，从时刻t1直到时刻t3为止的期间)经过为止，发动机1的转速仍未成为阈值以上。在该情况下，也可以是，控制单元判定为发动机1的启动失败。如果发动机1的启动成功，则发动机1的转速会被控制为适当的转速。另一方面，如果发动机1的启动失败，则发动机1的转速无法上升至适当的转速。由此，能够基于发动机1的转速来可靠地判定发动机1的启动失败的情形。
[0076]
[观点6]
[0077]
电压探测电路220是用于检测蓄电池10的电压的电压检测单元的一例。如果电压检测单元检测出的蓄电池10的电压为使电机能够旋转的可旋转电压以上，则控制单元使得从蓄电池10向电机供给电力。另一方面，如果电压检测单元检测出的蓄电池10的电压不是可旋转电压以上，则不从蓄电池10向电机供给电力。这样，在蓄电池10的电压已经过低的状态下，发动机1不启动，由此能够预防蓄电池10的过放电。但是，在发动机1具有脚踏启动器
(kick starter)或者反冲启动器的情况下，发动机1的启动应该是被允许的。
[0078]
[观点7]
[0079]
cpu 200(警报部207)以及输出装置230是警告单元的一例，如果电压检测单元检测出的蓄电池10的电压不是可旋转电压以上，则cpu 200(警报部207)以及输出装置230输出警告音或者警告信息。由此，也可以是，用户立即理解蓄电池10的报错，更换蓄电池10，或者用外部电源对蓄电池10进行充电。
[0080]
发明不限定于上述的实施方式，能够在发明的主旨的范围内进行各种变形、变更。

技术特征：
1.一种发动机驱动发电机，在所述发动机驱动发电机中，具有：发动机；发电机，其被所述发动机驱动而进行发电；电机，其用于使所述发动机启动；蓄电池，其由所述发电机进行充电，并且在启动所述发动机时向所述电机供给电力；电源电路，其连接于所述发电机以及所述蓄电池，生成并输出直流电压或者交流电压；探测单元，其探测在所述发动机启动时所述蓄电池是否保持有使所述发动机的活塞能够越过压缩上止点程度的充分的电力供给能力；以及控制单元，当所述探测单元探测到所述蓄电池保持有所述充分的电力供给能力时，所述控制单元允许所述发动机点火，如果所述探测单元没有探测到所述蓄电池保持有所述充分的电力供给能力，则所述控制单元不允许所述发动机点火。2.根据权利要求1所述的发动机驱动发电机，其特征在于，还具有传感器，所述传感器根据所述发动机的曲轴的旋转来输出脉冲信号，所述探测单元基于所述传感器所输出的脉冲的个数，来探测所述蓄电池是否保持有所述充分的电力供给能力。3.根据权利要求2所述的发动机驱动发电机，其特征在于，所述发动机是四冲程发动机，所述传感器构成为，每当所述发动机的曲轴旋转一圈，所述传感器就输出一个脉冲，当从所述蓄电池向所述电机供给电力后由所述传感器输出的所述脉冲的个数为3以上时，所述探测单元判定为所述蓄电池保持有所述充分的电力供给能力。4.根据权利要求1所述的发动机驱动发电机，其特征在于，在因所述探测单元探测到所述蓄电池保持有所述充分的电力供给能力而所述控制单元允许所述发动机点火之后所述发动机的启动失败时，所述控制单元使所述发动机的点火动作停止。5.根据权利要求4所述的发动机驱动发电机，其特征在于，在从所述蓄电池向所述电机供给电力而所述电机开始旋转直到既定期间经过为止所述发动机的转速仍未成为阈值以上的情况下，所述控制单元判定为所述发动机的启动失败。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的发动机驱动发电机，其特征在于，还具有电压检测单元，所述电压检测单元用于检测所述蓄电池的电压，如果所述电压检测单元检测出的所述蓄电池的电压为能够使所述电机旋转的可旋转电压以上，则所述控制单元使得从所述蓄电池向所述电机供给电力，如果所述电压检测单元检测出的所述蓄电池的电压不是所述可旋转电压以上，则所述控制单元使得不从所述蓄电池向所述电机供给电力。7.根据权利要求6所述的发动机驱动发电机，其特征在于，还具有警告单元，如果所述电压检测单元检测出的所述蓄电池的电压不是所述可旋转电压以上，则所述警告单元输出警告音或者警告信息。

技术总结
本发明涉及发动机驱动发电机，在可能产生反冲的状态下保护与发动机驱动发电机的启动相关的部件。由发电机对蓄电池进行充电，蓄电池向电机供给电力来使发动机启动。电源电路连接于发电机以及蓄电池，生成并输出直流电压或者交流电压。探测单元探测在发动机启动时蓄电池是否保持有充分的电力供给能力。这里，所谓充分例如是，使发动机的活塞能够越过压缩上止点程度的电力供给能力。如果蓄电池保持有充分的电力供给能力，则允许发动机点火。另一方面，如果蓄电池未保持充分的电力供给能力，则不允许发动机点火。许发动机点火。许发动机点火。


技术研发人员：高田匠 泷泽耕平
受保护的技术使用者：本田技研工业株式会社
技术研发日：2022.11.03
技术公布日：2023/6/16