(57)【要約】【課題】  長寿命とバッテリの消費電力を低減し、安定してエンジンを始動することができるエンジン作業機を提供することにある。【解決手段】  エンジン１０によって駆動されるエンジン作業機１であってバッテリ６０から供給される電力により駆動されるセルモータ１０６と、セルモータ１０６の回転を制御する制御手段（９０）と、バッテリ６０からセルモータ１０６への電力供給回路に直列に設けられ制御手段によりその開閉が制御されるスイッチング素子と、セルモータに流れる電流を検出するための電流検出手段を設け、制御手段は、電流検出手段によって検出した電流値が高い時ほど、スイッチング素子のＰＷＭ制御のＯＮ時間比率が大きくなるように制御する。【選択図】  図１
2014084851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリと、
バッテリから供給される電力により駆動されるセルモータを有し、
前記セルモータによって始動されるエンジンによって駆動されるエンジン作業機であって、
前記バッテリからの電力により駆動され前記セルモータの回転を制御する制御手段と、
前記バッテリから前記セルモータへの電力供給回路に直列に設けられ前記制御手段によりその開閉が制御されるスイッチング素子を設け、
前記制御手段は、前記エンジンのピストンの上昇又は下降に応じて前記スイッチング素子のＰＷＭ制御のデューティ比を変更しながら前記セルモータを駆動することを特徴とするエンジン作業機。
【請求項２】
前記制御手段は、前記ピストンの上昇に伴い前記セルモータの負荷が大きくなったときに前記デューティ比を大きくすることを特徴とする請求項１に記載のエンジン作業機。
【請求項３】
前記セルモータに流れる電流を検出するための電流検出手段を設け、
前記制御手段は前記電流検出手段により検出された電流値の大きさによって前記デューティ比を変更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。
【請求項４】
前記電流値の閾値を設けて、前記閾値を越えたか否かに応じて前記デューティ比を切り替えることを特徴とする請求項３に記載のエンジン作業機。
【請求項５】
前記制御手段は、前記電流検出手段によって検出した電流値が大きいときに前記スイッチング素子のＰＷＭ制御のＯＮする時間比を大きくすることを特徴とする請求項４に記載のエンジン作業機。
【請求項６】
前記バッテリの電圧を測定する電圧検出手段を設け、
前記制御手段は測定された電圧値に応じて前記デューティ比を変更することを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載のエンジン作業機。
【請求項７】
前記制御手段は、前記エンジンが始動して前記セルモータの負荷が小さくなったら前記デューティ比を下げることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のエンジン作業機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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するエンジン作業機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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５０１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５０２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５０１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５０１の回転数は、グリップ部３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。スロットルレバーの操作は、ワイヤ５８によってエンジンの気化器（図示せず）に伝達される。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６３−１６４５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
エンジンを始動させるためには、セルモータを所定以上の回転数で回転させる必要があるが、エンジンをセルモータによって始動させる場合、電池電圧や負荷によってセルモータの回転数が大きく変化する。この際、セルモータにかかる負荷はシリンダ内部の圧縮行程の影響によりピストンの位置によって大きく変化する。例えば、この負荷はピストンの上死点近傍で最大となるため、この上死点を乗り越えるためには相当のトルクが必要となる。しかしながら、上死点を乗り越える十分なトルクをセルモータが出力する設定にしてしまうと、ピストンの位置が上死点以外の負荷が軽い時にセルモータの回転数が必要以上に上昇してしまう恐れがあり、セルモータとエンジンを接続するためのクラッチ部の寿命が悪化する恐れがある。
【０００６】
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、セルモータを適切なトルクにて駆動させることにより安定してエンジンを始動できるエンジン作業機を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、セルモータとそれを接続するクラッチ部の長寿命化を図ることができるエンジン作業機を提供することにある。
【０００８】
本発明のさらに他の目的は、セルモータへの過大な電力供給を削減させて、バッテリの消費電力を低減させたエンジン作業機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
本発明の一つの特徴によれば、バッテリと、バッテリから供給される電力により駆動されるセルモータを有し、セルモータによって始動されるエンジンによって駆動されるエンジン作業機であって、バッテリからの電力により駆動されセルモータの回転を制御する制御手段と、バッテリからセルモータへの電力供給回路に直列に設けられ制御手段によりその開閉が制御されるスイッチング素子を設け、制御手段は、エンジンのピストンの上昇又は下降に応じてスイッチング素子のＰＷＭ制御のデューティ比を変更しながらセルモータを駆動するようにした。例えば制御手段は、ピストンの上昇に伴いセルモータの負荷が大きくなったときにデューティ比を大きくする。
【００１１】
本発明の他の特徴によれば、セルモータに流れる電流を検出するための電流検出手段を設け、制御手段は電流検出手段により検出された電流値の大きさによってデューティ比を変更する。例えば、電流値の閾値を設けて閾値を越えたか否かに応じて制御手段がデューティ比を切り替えるようにすると良い。また制御手段は、電流検出手段によって検出した電流値が大きい時ほど、スイッチング素子のＰＷＭ制御のＯＮする時間比を大きくする。
【００１２】
本発明のさらに他の特徴によれば、バッテリの電圧を測定する電圧検出手段を設け、制御手段は測定された電圧値に応じてデューティ比を変更する。制御手段は、エンジンが始動してセルモータの負荷が小さくなったらピストンの上昇又は下降に連動させずにデューティ比を下げるようにした。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、制御手段はエンジンのピストンの上昇又は下降に応じてスイッチング素子のＰＷＭ制御のデューティ比を変更しながらセルモータを駆動することで、軽負荷時のセルモータ回転数上昇と、高負荷時のトルク不足を防止し、セルモータとエンジンを結合するクラッチ部にかかる負荷を低減し、かつバッテリの消費電力を低減することができる。
請求項２の発明によれば、制御手段はピストンの上昇に伴いセルモータの負荷が大きくなったときにデューティ比を大きくするので、電力不足によりセルモータが止まってしまうことを防止しながら少ない電力でセルモータを効率良く駆動することができる。
請求項３の発明によれば、セルモータに流れる電流値に応じてセルモータに印加する電圧を制御することで、電流値のモニターによってピストンの位置を間接的に検出可能となるため、精度の良いセルモータの駆動制御を行うことができる。
請求項４の発明によれば、電流値の閾値を設けて閾値を越えたか否かに応じてデューティ比を切り替えるので、検出された電流値を用いて簡単な制御によりデューティ比の切替制御を行うことができる。
【００１４】
請求項５の発明によれば、制御手段は、電流検出手段によって検出した電流値が大きいときにスイッチング素子のＰＷＭ制御のＯＮする時間比を大きくので、クランク軸からの反力の大きさに応じたセルモータの出力を確保することができる。
請求項６の発明によれば、制御手段は測定された電圧値に応じてデューティ比を変更するのでバッテリ電圧が低下してもそれを補償するようにセルモータの駆動を行うことができる。
請求項７の発明によれば、制御手段はエンジンが始動してセルモータの負荷が小さくなったらピストンの上昇又は下降に連動させずにデューティ比を下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例に係るエンジン作業機の内部構造を示す縦断面図である。
【図２】本発明の実施例に係るエンジン作業機の背面図である。
【図３】本発明の実施例に係るエンジン作業機の回路図である。
【図４】本発明の実施例に係るエンジン作業機の始動制御手順を示すフローチャートである。
【図５】従来のエンジン作業機における始動時のセルモータの電圧、電流及び回転数を示す波形図である。
【図６】本発明の実施例に係る印加電圧制御を行った時のセルモータの電圧、電流及び回転数を示す波形図である。
【図７】エンジン作業機の一例である刈払機を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１６】
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。
【００１７】
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は、点火プラグ２５にて放電を行うための高い電圧を作り出す変圧器であり、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に供給される。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。
【００１８】
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。デコンプ３１には、その作動状態を検出するデコンプ状態検出手段３７が設けられる。デコンプ状態検出手段３７はデコンプ３１の操作部と連動して稼働するレバーと、そのレバーによってＯＮ又はＯＦＦとなるスイッチを含んで構成され、デコンプ３１が操作された場合（デコンプＯＮの場合）に後述する制御回路にＯＮ状態を示す信号が伝達される。  
【００１９】
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。
【００２０】
セルモータ１０６には接続線５２によりバッテリ収納部３９から電力が供給される。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６０に合わせた形状のバッテリ収納部３９としているが、装着される場所やバッテリ６０等に合わせてバッテリ収納部３９の形状は任意に設定すれば良い。バッテリ６０として広く用いている電動工具用のバッテリパックを流用することができ、その場合、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を装着できるように構成すると特に好ましい。また、バッテリの種類はリチウムイオン電池だけに限られずに、乾電池等の一次電池や、任意の二次電池を用いることができる。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、ストップスイッチ３８を押すことによりエンジン１０が停止する。ストップスイッチ３８は、エンジン１０の点火を停止させる、いわゆるキルスイッチであるが、本実施例のようにバッテリ収納部３９に設けるのでは無く、エンジン１０側の任意の位置（例えば上部カバー２）に設けるようにしても良い。
【００２１】
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６０が収容される。バッテリ６０はバッテリ収納部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６０には周方向の対角上の２箇所に掛止部６１ａ（図では一箇所のみ図示）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６０がバッテリ収納部３９から脱落しないように保持する。バッテリ６０を取り外すには、リリースボタン６１を押しながらバッテリ６０をバッテリ収納部３９から引き出す。
【００２２】
バッテリ６０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６０が収容される。バッテリ６０は例えば１４５００サイズのリチウムイオン電池セル（図示せず）４本であって、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６０を保持する。バッテリ６０を取り外すには、リリースボタン６１を押しながらバッテリ６０をバッテリ収納部３９から引き出す。バッテリ６０の後端部（図では下側）の形状には、グリップ部３の下端の開口部３９ａを覆うように形成される。開口部３９ａに続くバッテリ６０の装着空間の他端にはターミナル基台６５が設けられ、ターミナル基台６５から開口部３９ａに向かって複数のターミナル６４が延びるように設けられる。バッテリ６０の前端部（図では上側）には、複数の端子６３が設けられ、バッテリ６０をグリップ部３に装着することにより端子６３はグリップ部３側に形成されるターミナル６４と接触するので、バッテリ６０の電力がターミナル６４を回して制御回路基板９０に搭載された制御回路９１に供給される。
【００２３】
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。
【００２４】
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９１（制御手段）によって電子的に制御される。制御回路９１は、３つのＦＥＴ１０７、１１７、１２１と、抵抗器１０８、１０９、１１１、１１２、１２２、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。
【００２５】
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６０の電圧を示す信号、回転検出用コイル１０５の出力信号、セルモータ１０６に流れる電流値を抵抗器１２２で電圧に変換したセルモータ電流信号が入力される。エンジン回転信号は、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。マイコン１１８は、これらの入力値から所定の論理演算を行い、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。ＦＥＴ１２１は、セルモータ１０６を駆動する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。本実施例ではセルモータ１０６へ供給される電圧（実効値）を調整するために、マイコン１１８はＦＥＴ１２１を用いてＰＷＭ制御を行う。
【００２６】
ここで、図４及び図５を用いて、セルモータ１０６を用いてエンジン１０を始動する際のマイコン１１８による制御方法を説明する。本実施例における制御方法を説明する前に、本発明適用前の構成によるセルモータの電圧、電流及びエンジン回転数との関係を図４を用いて説明する。図４において各波形図の横軸は経過時間であり、それぞれの時間軸を合わせて図示している。モータ電圧７０は、マイコン１１８がＦＥＴ１２１のゲート電圧をハイとしてＦＥＴ１２１のソース−ドレイン間を導通させることによりセルモータ１０６に印加される電圧値である。この電圧はバッテリ６０の出力と等しいもので、２つの抵抗器１１１、１１２の分圧電圧を用いてマイコン１１８によって測定される。時間ｔ０においてセルスイッチ１２５がＯＮになると、セルモータ１０６に電圧Ｖ１が印加され、セルモータ１０６はモータ回転数７２に示すように回転を始める。このときのモータ回転数７２は、矢印７２ａに示すように回転数０から徐々に増速し、矢印７２ｂの時点で回転数Ｎ２近くまで達した後に、矢印７２ｃに示すように減速して回転数Ｎ１近くにまで落ち込んでしまう。この回転数が落ち込むのはピストン１２が上死点に近づいて圧縮行程が進み、セルモータ１０６がクランク軸１３から受ける反力が大きくなるからである。つまり、電圧制御を行なわない従来のエンジン作業機では、ピストンの位置が上死点に近いほどセルモータ１０６にかかる負荷が大きくなって回転数が低下し、それ以外の回転位置ではセルモータの回転数が上昇する。矢印７２ｃで上死点を過ぎた後にはエンジン１０の回転数は再び増加して矢印７２ｄのように再び増速して、同じような増減状態を複数回繰り返しながら矢印７２ｋでエンジン１０が始動する。このようにエンジン１０の回転数が、矢印７２ｂ、７２ｃ、７２ｄ、７２ｅ、・・と脈動するのは、ピストン１２の上下動に伴うクランク軸１３からの反力が変動するからであって、矢印７２ｂ、７２ｄが下死点付近あり、矢印７２ｃ、７２ｅ付近が上死点付近である。発明者らの実験によれば、バッテリ６０の充電状態にもよるが、例えばモータ回転数のＮ１は、Ｎ２から３〜５割程度落ち込むことが確認されている。
【００２７】
このようなエンジン回転時のセルモータ１０６に流れる電流を示すのがモータ電流７１であり、時間ｔ０においてセルスイッチ１２５がＯＮになると、セルモータ１０６の始動電流により、矢印７１ａのように一気に上昇してから下降する。その後、矢印７１ｂまで下降した後に再び増加し始め矢印７１ｃまで上昇する。通常、モータ電流７１は、クランク軸１３から受ける反力の大きさにほぼ比例して増加し、ピストン１２が下死点から上死点へ向かう過程で反力が増大して上死点付近でモータ電流７１が最大となる。同様に、ピストン１２が上死点から下死点へ向かう過程で反力が減少して下死点付近（例えば矢印７１ｄ）でモータ電流７１が最小となる。このようにモータ電流７１も矢印７１ｂ、７１ｃ、７１ｅ、・・・のようにピストン１２の回転位置に応じて脈動する。つまりモータ電流７１とモータ回転数７２の関係からわかるように、始動時のモータ電流７１は、上死点位置において矢印７１ｃ、７１ｅのように負荷の増大により電流値がＩ４近くまで上昇するが、下死点付近では負荷の減少により電流値がＩ３近くまで下降する。
【００２８】
図５は、本実施例の適用後の構成によるセルモータの電圧、電流及びエンジン回転数との関係を示す図である。図５はセルモータに流れる電流値に応じてセルモータに印加する電圧を制御したときの波形である。本実施例では制御手段によりモータ電流８１を監視し、モータ電流８１の電流しきい値ＩＴを設け、電流しきい値ＩＴをよりも小さいときと大きいときでセルモータ１０６に供給する電圧値が変わるようにした。この電圧制御は、例えばＰＷＭ制御のデューティ比を変えることで実現でき、モータ電流８１が電流しきい値ＩＴ未満の場合はデューティ比を第２の値（ここでは５０％）となるように制御する。モータ電流８１が電流しきい値ＩＴ以上となったらデューティ比が第１の値（ここでは１００％）となるように制御する。本実施例によるセルモータ１０６への電圧制御を行った場合は、セルモータの回転数変動を抑制することができる。この際のモータ回転数８２を見ると、図４で示した従来のエンジンに比べてエンジンが始動する前のセルモータ１０６で回転している際のセルモータ回転数（エンジン回転数に比例）の変動が小さい。
【００２９】
図５に示す例では電流しきい値ＩＴを設けて、モータ電流８１がその上下にあるか否かでデューティ比を第１の値（１００％）と第２の値（５０％）に切り替えるように構成した。時間ｔ０においてセルスイッチ１２５がＯＮになると、セルモータ１０６の始動電流により電流が上昇するが、本実施例ではＰＷＭ制御のデューティ比を５０％にて始動を行うため、ソフトにセルモータ１０６を回転させることができ、モータ電流８１の上昇も穏やかである。モータ電流８１は、クランク軸１３から受ける反力の大きさにほぼ比例して増加するが、マイコン１１８はモータ電流８１の大きさをモニターし、時間ｔ１においてモータ電流８１が電流しきい値ＩＴに到達したことを検出したらデューティ比を第１の値（５０％）から第２の値（１００％）に切り替える。この第２のデューティ比は、モータ電流８１が矢印８１ｂで最大になった後に再び低下して電流しきい値ＩＴ未満になるまで継続される。時間ｔ２においてモータ電流８１が電流しきい値ＩＴ未満になったらマイコン１１８はデューティ比を再び第１の値（５０％）に切り替える。このようにモータ電流８１の大きさ、つまりピストン１２の上昇又は下降に応じてスイッチング素子たるＦＥＴ１２１のＰＷＭ制御のデューティ比を変更しながらセルモータ１０６を駆動するように構成した。このような制御の結果、モータ回転数８２に示すように始動する前のセルモータ１０６による回転されるエンジンの回転数が、ほぼ一定となるように制御できる。尚、第１と第２の値をどの程度に設定するかは任意で有り、例えばバッテリ６０が満充電の際はそれぞれを９０％と４０％として、バッテリ６０の放電による電圧低下に応じて、それぞれを同比率で又は別比率で増大させるように制御しても良い。さらに、電流しきい値ＩＴを複数設けて、切り替えるデューティ比を複数設けるようにしても良い。さらに、所定の関数を設けて電流値に応じて所定の演算を実行し、それによって算出されたデューティ比に応じて連続的に又は断続的に可変するように制御しても良い。尚、デューティ値の第１と第２の値の設定、又は、関数による演算の際に、電流値、バッテリ電圧に加えて外気温度、エンジン温度等のその他の要因を考慮して設定または演算を行うようにしても良い。
【００３０】
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６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。このＦＥＴ１０７がＯＮ状態の際には、バッテリ収納部３９に設けたＬＥＤ表示ランプ（図示せず）が点灯するようにして、ＯＮ状態を作業者に示すようにすると良い。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ためのものである。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のものである。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）。
【００３１】
次に、マイコン１１８は電池電圧の測定を行う（ステップ２０５）。本実施例においては、バッテリ６０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。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して測定を行う。
【００３２】
次に、ステップ２０６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２０７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９１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。このステップ２０７から２１６への処理は、例えば電源スイッチ１１０をＯＮにしたもののエンジン１０の始動動作を中止又は中断した場合と、セルモータ１０６を使わずにリコイルスタータ４０にて始動した場合がある。
【００３３】
ステップ２０６でセルスイッチ１２５がＯＮになったときは、ステップ２０８に進み、マイコン１１８は予め設定してあるＰＷＭ制御ＯＮデューティ比でＦＥＴ１２１を駆動する。本実施例では例えばＰＷＭ制御ＯＮデューティ比を５０％としている。
【００３４】
次に、ステップ２０９にてマイコン１１８は、セルモータ１０６に流れている電流の検出を行う。具体的には、セルモータ１０６に流れる電流値を抵抗器１２２によって電圧値に変換し、マイコン１１８のＡ/Ｄ変換入力端子に入力して平均化処理をし、電流値として測定を行う。
【００３５】
次に、ステップ２１０にてマイコン１１８は、測定した電流値が予め設定してある所定値以上であるかどうかの判別を行う。このとき測定した電流値が所定値以上の場合は、ステップ２１１に進み、ＰＷＭ制御ＯＮデューティ比の設定を１００％に変更する。また、測定した電流値が所定値以上でなかった場合は、ステップ２１２に進み、ＰＷＭ制御ＯＮデューティ比の設定を５０％のまま変更しないようにする。
【００３６】
次に、ステップ２１３にてマイコン１１８は、エンジン１０がかかったかどうか、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２１３において、エンジン１０が始動していると判断（ステップ２１５）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９１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、始動していないと判断した場合は、ステップ２１４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２０９に戻り、引き続きセルモータを駆動し続ける。また、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９１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。
【００３７】
以上のように、本実施例では、セルモータに流れる電流値に応じてセルモータに印加する電圧を制御することで、セルモータの回転数変動を抑制することができる。また、下死点前後の領域のようにエンジン１０の負荷が軽いときにはセルモータに流す電流を低下させるので、エンジン回転数の過大な増加を防ぐことができ、さらにバッテリの消費電力を抑えることができる。
【００３８】
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、上述のエンジン作業機は刈払機の例で説明したが、刈払機だけでなく、カッター、チェンソー、芝刈機等のその他のエンジン作業機であっても良い。
【符号の説明】
【００３９】
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                          １９  インシュレータ
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                  ３７  デコンプ状態検出手段
３８  ストップスイッチ                  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                          ５８  ワイヤ
６０  バッテリ                          ６１  リリースボタン
６１ａ  掛止部                          ６３  端子
６４  ターミナル                        ６５  ターミナル基台
７０、８０  モータ電圧                  ７１、８１  モータ電流
７２、８２  モータ回転数                ９０  制御回路基板
９１  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、１２２、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                ５０１  エンジン作業機
５０２  エンジン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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