(57)【要約】【課題】商用電源が停電したユーザのリコイルスタータ操作によってエンジンを始動可能とすると共に、ステッピングモータによる初期化処理を可能な限り早期に完了させるようにしたガスエンジンの始動時初期化処理装置を提供する。【解決手段】ガス供給路中に配置されるニードルの位置に応じてガスを通過させて吸気に混合する可変ジェットを備え、始動時にステッピングモータでニードルを目標位置に移動させる初期化処理を実行する装置において、商用電源からの通電がない場合にリコイルスタータが操作されて発電機から通電されるとき、ステッピングモータの移動ステップ数をＮ＞Ｍ＞Ｓ（Ｎ：移動に必要な総ステップ数、Ｍ：移動ステップ数、Ｓ：目標位置に相当する移動ステップ数）と規定し、ニードルをＭだけ移動させ（Ｓ１０）、次いでＳだけ移動させて初期化処理を実行する（Ｓ１２）。【選択図】図５
2014070491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトに接続されるフライホイールの近傍に配置されると共に、商用電源から電気負荷に至る給電路に接続可能な発電機と、前記商用電源と前記発電機に接続される電子制御ユニットと、ガス供給源に接続されるガス供給路中に配置されるニードルのオリフィスに対する全開位置から全閉位置までの間の位置に応じて前記ガス供給路を流れるガスを通過させて吸気供給路を流れる吸気に混合すると共に、前記電子制御ユニットに接続されて前記可変ジェットのニードルを前記オリフィスに対して移動させるステッピングモータを有する可変ジェットとを備え、始動時に前記電子制御ユニットに前記商用電源から通電して前記ステッピングモータで前記ニードルを目標位置に移動させる初期化処理を実行させるようにしたガスエンジンの始動時初期化処理装置において、前記フライホイールにユーザの操作自在に巻回されるリコイルスタータを備えると共に、前記電子制御ユニットは、前記商用電源からの通電がない場合にユーザによって前記リコイルスタータが操作されて前記発電機から通電されるとき、前記ステッピングモータの移動ステップ数をＮ＞Ｍ＞Ｓ（Ｎ：前記ニードルの前記全開位置から全閉位置までの移動に必要な総ステップ数、Ｍ：前記ニードルの前記全開位置と全閉位置の一方に向けての移動ステップ数、Ｓ：前記目標位置に相当する、前記ニードルの前記全開位置と全閉位置の他方に向けての移動ステップ数）と規定し、よって前記ニードルを前記Ｍだけ前記一方に向けて移動させ、次いで前記Ｓだけ前記他方に向けて移動させることで前記初期化処理を実行することを特徴とするガスエンジンの始動時初期化処理装置。
【請求項２】
前記ガス供給路付近の温度を検出する温度検出手段を備えると共に、前記目標位置が前記検出された温度に応じて可変に設定されることを特徴とする請求項１記載のガスエンジンの始動時初期化処理装置。
【請求項３】
前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段を備えると共に、前記電子制御ユニットは、前記検出された回転数が所定回転数に達したとき、前記エンジンに点火することを特徴とする請求項１または２記載のガスエンジンの始動時初期化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はガスエンジンの始動時初期化処理装置に関し、より詳しくはコージェネレーション装置用に使用されるガスエンジンの始動時初期化処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コージェネレーション装置に使用されるガスエンジンとしては、特許文献１記載の技術が知られている。特許文献１記載のガスエンジンは、クランクシャフトに接続されるフライホイールの近傍に配置されると共に、商用電源から電気負荷に至る給電路に接続可能な発電機と、商用電源と発電機に接続される電子制御ユニットと、ガス供給源に接続されるガス供給路中に配置されるニードルのオリフィスに対する全開位置から全閉位置までの間の位置に応じてガス供給路を流れるガスを通過させて吸気供給路を流れる吸気に混合すると共に、電子制御ユニットに接続されて可変ジェットのニードルをオリフィスに対して移動させるステッピングを有するモータ可変ジェットとを備え、始動時に電子制御ユニットに商用電源から通電してステッピングモータでニードルを目標位置に移動させる初期化処理を実行させるように構成される。
【０００３】
この始動時の初期化処理は、通常、ステッピングモータでニードルを全開位置から全閉位置（機械的なストッパ位置）まで移動させ、次いで全開位置に向けて目標位置までに移動させるように実行される。より詳しくは、ニードルの現在位置が不明であることから、ステッピングモータでニードルを全開位置から全閉位置までの移動に必要な総ステップ数Ｎに余裕値αを加えた量だけ（脱調するまで）移動させてストッパ位置に確実に突き当て、次いで目標位置に戻すように実行される。
【０００４】
この初期化処理によってガスと吸気が適宜な混合比に微調整された後、ガス圧調整弁によって供給ガスの圧力が調整されると共に、エンジンの回転数が着火回転数に達した時点で点火され、次いで完爆（判定）回転数に達したとき、エンジンの始動が完了する。
【０００５】
尚、特許文献１記載の技術は、ニードルの目標位置（開度）として小中大の３種を備え、順に目標位置に制御することで使用されるガスの種類によって目標位置が異なるときも、エンジンを容易に始動することを特徴としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１５４２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１記載の技術において、電子制御ユニットは商用電源と発電機に接続され、ステッピングモータは電子制御ユニットに接続されることから、エンジンの始動時の初期化処理の際には商用電源から電子制御ユニットに通電し、上記した如く、ステッピングモータでニードルを全開位置から全閉位置までの移動に必要な総ステップ数Ｎに余裕値αを加えた量だけ移動させてストッパ位置に確実に突き当て、次いで目標位置に戻している。
【０００８】
ところで、近年、コージェネレーション装置を商用電源が停電したときの非常時の発電設備として兼用することも求められている。そのような非常時にはユーザはフライホイールに巻回されたリコイルスタータを操作してエンジンを手動で始動し、フライホイールの近傍に配置される発電機を始動して初期化処理を可能な限り早期に完了させてエンジン回転数を着火回転数まで上昇させることになる。
【０００９】
その場合、リコイルスタータのロープ長も限られることも相俟って、エンジン始動のときにリコイルスタータによるフライホイールの回転によって発電機から得られる発電出力は少ないことから、初期化処理において上記したようにニードルを全開位置から全閉位置までの移動に必要な総ステップ数Ｎに余裕値αを加えた量だけ移動させ、次いで目標位置に戻すようにステッピングモータで動作させると、初期化処理を完了するまでに時間がかかると共に、動作の途中で電力が不足する場合も起こり得る。
【００１０】
その結果、初期化処理を早期に完了させることができず、エンジン回転数を着火回転数まで上昇させる時間が不足し、ユーザにリコイルスタータの操作を何回も要求する不都合が生じる恐れがある。
【００１１】
従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、商用電源が停電したときもユーザのリコイルスタータ操作によってエンジンを始動可能とすると共に、ステッピングモータによる初期化処理を可能な限り早期に完了させるようにしたガスエンジンの始動時初期化処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記した課題を解決するために、請求項１にあっては、クランクシャフトに接続されるフライホイールの近傍に配置されると共に、商用電源から電気負荷に至る給電路に接続可能な発電機と、前記商用電源と前記発電機に接続される電子制御ユニットと、ガス供給源に接続されるガス供給路中に配置されるニードルのオリフィスに対する全開位置から全閉位置までの間の位置に応じて前記ガス供給路を流れるガスを通過させて吸気供給路を流れる吸気に混合すると共に、前記電子制御ユニットに接続されて前記可変ジェットのニードルを前記オリフィスに対して移動させるステッピングモータを有する可変ジェットとを備え、始動時に前記電子制御ユニットに前記商用電源から通電して前記ステッピングモータで前記ニードルを目標位置に移動させる初期化処理を実行させるようにしたガスエンジンの始動時初期化処理装置において、前記フライホイールにユーザの操作自在に巻回されるリコイルスタータを備えると共に、前記電子制御ユニットは、前記商用電源からの通電がない場合にユーザによって前記リコイルスタータが操作されて前記発電機から通電されるとき、前記ステッピングモータの移動ステップ数をＮ＞Ｍ＞Ｓ（Ｎ：前記ニードルの前記全開位置から全閉位置までの移動に必要な総ステップ数、Ｍ：前記ニードルの前記全開位置と全閉位置の一方に向けての移動ステップ数、Ｓ：前記目標位置に相当する、前記ニードルの前記全開位置と全閉位置の他方に向けての移動ステップ数）と規定し、よって前記ニードルを前記Ｍだけ前記一方に向けて移動させ、次いで前記Ｓだけ前記他方に向けて移動させることで前記初期化処理を実行する如く構成した。
【００１３】
請求項２に係るガスエンジンの始動時初期化処理装置にあっては、前記ガス供給路付近の温度を検出する温度検出手段を備えると共に、前記目標位置が前記検出された温度に応じて可変に設定される如く構成した。
【００１４】
請求項３に係るガスエンジンの始動時初期化処理装置にあっては、前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段を備えると共に、前記電子制御ユニットは、前記検出された回転数が所定回転数に達したとき、前記エンジンに点火する如く構成した。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係るガスエンジンの始動時初期化処理装置にあっては、電子制御ユニットは、商用電源からの通電がない場合にユーザによってリコイルスタータが操作されて発電機から通電されるとき、可変ジェットのニードルをオリフィスに対して移動させるステッピングモータの移動ステップ数をＮ＞Ｍ＞Ｓ（Ｎ：ニードルの全開位置から全閉位置までの移動に必要な総ステップ数、Ｍ：ニードルの全開位置と全閉位置の一方に向けての移動ステップ数、Ｓ：目標位置に相当する、ニードルの全開位置と全閉位置の他方に向けての移動ステップ数）と規定し、よってニードルをＭだけ前記一方に向けて移動させ、次いでＳだけ他方に向けて移動させることで初期化処理を実行する如く構成したので、商用電源が停電したときもユーザのリコイルスタータ操作によってエンジンを始動可能とすると共に、ステッピングモータによる初期化処理を可能な限り早期に完了させることができる。
【００１６】
図７を参照して説明すると、同図は可変ジェットの模式的断面図である。同図で符号２２ｊはステッピングモータ、２２ｋはニードル、Ｐ１は全開位置（「他方」とする）、Ｐ２は全閉位置（ストッパ位置。「一方」とする）を示す。従来技術の初期化処理を破線で示すと共に、その下部に本願のそれを実線で示す。
【００１７】
同図に示す如く、商用電源が停電した後にリコイルスタータを操作してエンジンを始動させるときは停電によってエンジンは突然停止させられることから、ニードル２２ｋも全開位置Ｐ１に戻っていず、全開位置Ｐ１と全閉位置Ｐ２の間、例えば移動ステップ数３０（全開Ｐ１から起算して）で停止していると予想される。
【００１８】
尚、本願においては商用電源が停電しない通常状態でエンジンが停止されるときも、ニードル２２ｋはそのまま停止されるように構成されることから、ニードル２２ｋは、多くの場合、図７に示すような全開位置Ｐ１と全閉位置Ｐ２の間にある筈である。
【００１９】
ただし、実際には不明であることから、従来技術の初期化処理は、ステッピングモータ２２ｊでニードル２２ｋを全開位置Ｐ１から全閉位置（ストッパ位置）Ｐ２までの移動に必要な総ステップ数Ｎに余裕値αを加えた量（請求項１のＭ相当）だけ移動させて全閉位置Ｐ２に確実に突き当て、次いで目標位置（請求項１のＳ）に戻すように実行される。
【００２０】
従って、例えばＮ：５０，α：５とすると、従来技術の場合、ニードルの全閉位置（一方）Ｐ２に向けての移動ステップ数Ｍは５５となる。ここで、全開位置（他方）Ｐ１に向けての移動ステップ数Ｓを例えば２５とする。
【００２１】
従来技術の場合、先ずニードル２２ｋをＭ（５５）だけ（全開位置Ｐ１から）全閉位置Ｐ２に向けてストッパに突き当たるまで移動させた後、Ｓ（２５）だけ（全閉位置Ｐ２から）全開位置Ｐ１に向けて移動させることで初期化処理を実行するので、ステッピングモータ２２ｊの移動ステップ数の合計値は５５＋２５＝８０となる。
【００２２】
ニードル２２ｋは全閉位置Ｐ２から逆算して移動ステップ数において２０の位置にあるので、ステッピングモータ２２ｊは移動ステップ３５だけ不要に移動して脱調するが、全閉位置Ｐ２に確実に突き当ててから目標位置に戻されるので、ニードル２２ｋは目標位置に確実に移動される。
【００２３】
他方、本願においてはＮ＞Ｍ＞Ｓと規定することから、Ｓ（目標位置）を同様に２５とすると、Ｍは例えば３５に設定される。即ち、本願の場合、ニードル２２ｋをＭ（３５）だけ（全開位置Ｐ１から）全閉位置（一方）Ｐ２に向けて移動させ、次いで（Ｍ移動した位置（この場合は全閉位置Ｐ２）から）Ｓ（２５）だけ全開位置（他方）Ｐ１に向けて移動させることで初期化処理を実行するので、ステッピングモータ２２ｊの移動ステップ数の合計値は３５＋２５＝６０となる。
【００２４】
従って、本願の場合、この例でいえばステッピングモータ２２ｊは移動ステップ１５だけ不要に移動させられるが、従来技術に比較すれば、移動ステップ数の合計値を２０だけ減少させることができる。また、上記したようにニードルは全開位置Ｐ１と全閉位置Ｐ２の間にあるのが通常なので、Ｍを３５（N＞M）とする本願の場合でも全閉位置Ｐ２に到達させることができ、従来技術と同様にニードル２２ｋを目標位置に確実に移動させることができる。
【００２５】
このように、本願にあってはステッピングモータ２２ｊの移動ステップ数をＮ＞Ｍ＞Ｓと規定するので、先ずＮ＞Ｍとすることで少なくとも余裕分αを含む、ステッピングモータ２２ｊがストッパに突き当たってからの脱調分に相当する不要な移動ステップ数を従来技術に比して減少させることができる。また、ニードル２２ｋは全開位置Ｐ１と全閉位置Ｐ２の間にあるのが通常なので、N＞Mとしても全閉位置Ｐ２に到達する可能性が高く、従来技術と同様にニードル２２ｋを目標位置に確実に移動できる。
【００２６】
従って、その分だけ初期化処理を従来技術に比して早期に完了させることができ、残余の時間でエンジン回転数を着火回転数まで上昇させることも可能となり、よってリコイルスタータの１回の操作で初期化処理を完了させてエンジン２２を始動できる可能性を上げることができる。
【００２７】
さらに、Ｍ＞Ｓとすることで、ニードル２２ｋを全閉位置に向けて確実に移動させることができる。即ち、可変ジェットの初期化処理においてはニードル２２ｋの目標位置はどちらかといえば全開位置Ｐ１よりは全閉位置Ｐ２に近い位置に設定される。その場合、もし、Ｍ＜Ｓとすると、全閉位置Ｐ２に向けての移動量以上の移動量で全開位置Ｐ１に移動することになり、ニードル２２ｋを全閉位置Ｐ２側に移動させることができないが、Ｍ＞Ｓとすることでそのような不都合を生じることがない。
【００２８】
図８を参照してステッピングモータ２２ｊの移動ステップ数の別の例を説明する。
【００２９】
図８は何等かの原因によってニードル２２ｋが全開位置Ｐ１で停止している場合の初期化処理を示す説明図である。
【００３０】
図示例の場合、例えばＳ：４０とすると、従来技術の場合、ステッピングモータ２２ｊの移動ステップ数は、Ｍ：５５，Ｓ：４０となることから、移動ステップ数の合計値は５５＋４０＝９５となる。
【００３１】
それに対し、本願の場合、先ずニードル２２ｋをＭ（例えば４５）だけ（全開位置Ｐ１から）全閉位置Ｐ２に向けて移動させ、次いで（全閉位置Ｐ２ではなく、Ｍ移動した位置から）Ｓ（４０）だけ全開位置Ｐ１に向けて移動させるため、ステッピングモータ２２ｊの移動ステップ数の合計値は４５＋４０＝８５となり、従来技術に比して１０だけ少なくすることができる。
【００３２】
ただし、従来技術ではニードルは目標位置に確実に移動されるが、本願の場合、全閉位置Ｐ２に到達する前のＭ（４５）移動した位置からＳ（４０）だけ全開位置Ｐ１に向けて早めに折り返して移動させているので、実際の目標位置は４０＋（５０−４５）＝４５となり、移動ステップ５だけ本来の目標位置に対してずれてしまう。
【００３３】
その場合でも、Ｍ＞Ｓとすることでニードル２２ｋを全閉位置に向けて確実に移動できるため、リコイルスタータを何回か操作することでニードル２２ｋを目標位置に移動させることができる。尚、ニードル２２ｋが本来の目標位置に対してずれた状態でエンジンが始動された場合には、例えば空燃比フィードバック制御を行うことによって補償することができる。
【００３４】
請求項２に係るガスエンジンの始動時初期化処理装置にあっては、ガス供給路付近の温度を検出する温度検出手段を備えると共に、目標位置が検出された温度に応じて可変に設定される如く構成したので、上記した効果に加え、例えば検出された温度が低いほどニードルの目標位置を全閉位置に近づけることも可能となり、ステッピングモータによる初期化処理を一層早期に完了させることができる。
【００３５】
請求項３に係るガスエンジンの始動時初期化処理装置にあってはエンジンの回転数を検出する回転数検出手段を備えると共に、電子制御ユニットは、検出された回転数が所定回転数に達したとき、エンジンに点火する如く構成したので、上記した効果に加え、初期化処理が完了した後、エンジンを早期に始動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明の実施例に係るガスエンジンの始動時初期化処理装置を模式的に示すブロック図である。
【図２】図１に示すミキサ付近の実機の構造を示す説明断面図である。
【図３】図１に示すミキサの模式断面図である。
【図４】図１に示すミキサの模式断面図の中の可変ジェットの模式断面図である。
【図５】図１に示すＥＣＵの動作を示すフロー・チャートである。
【図６】図５フロー・チャートで使用されるマップの特性を示す説明図である。
【図７】図５フロー・チャートの可変ジェットのニードルを目標位置に移動させる初期化処理を示す説明図である。
【図８】同様に、図５フロー・チャートの可変ジェットのニードルを目標位置に移動させる初期化処理を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、添付図面に即してこの発明に係るガスエンジンの始動時初期化処理装置を実施するための形態について説明する。
【実施例】
【００３８】
図１は、この発明の実施例に係るガスエンジンの始動時初期化処理装置を模式的に示すブロック図である。
【００３９】
図１において符号１０は、実施例に係るガスエンジンの始動時初期化処理装置が接続されるコージェネレーション装置を示す。
【００４０】
コージェネレーション装置１０は、商用電源（商用電力系統）１２から電気負荷１４に至る交流電力の給電路（電力線）１６に接続可能な発電機２０と発電機２０を駆動するエンジン（内燃機関）２２とからなる発電ユニット２４を備える。商用電源１２は、単相３線からＡＣ１００／２００Ｖで５０Ｈｚ（または６０Ｈｚ）の交流電力を出力する。発電ユニット２４は一体化され、発電ユニットケース（筐体）２６の内部に収容される。
【００４１】
以下、発電ユニット２４を構成する各要素について説明すると、エンジン２２は都市ガス（天然ガス）あるいはＬＰガス（以下、単に「ガス」という）を燃料とする、水冷４サイクルの単気筒ＯＨＶ型の火花点火式のガスエンジンからなり、例えば１６３ｃｃの排気量を備える。図示は省略するが、発電ユニットケース２６においてエンジン２２のシリンダブロックは水平方向（横向き）に配置され、その内部に１個のピストンが往復動自在に配置される。ピストンには鉛直方向（縦向き）に配置されるクランクシャフト（図示せず）が連結される。
【００４２】
クランクシャフトの上端にはフライホイール２２ａが取り付けられると共に、その近傍、より具体的には内側には多極コイルからなる発電機２０が配置され、フライホイール２２ａとの間で相対回転するとき、交流電力を発電する。発電機２０の発電出力（定格電力）は、１．０ｋＷ程度である。
【００４３】
発電機２０は、商用電源１２、より具体的には商用電源１２から電気負荷１４に至る給電路１６に後述するインバータユニットを介して接続され、商用電源１２が停電されない通常時には商用電源１２から通電され、エンジン２２をクランキングするスタータモータとしても機能、換言すればスタータ／ジェネレータとして機能する。また、フライホイール２２ａの外側にはパルサコイル２２ｂが配置され、所定のクランク角度（例えば３０度）ごとにパルス信号を出力する。
【００４４】
エンジン２２において空気（吸気）は吸気サイレンサ２２ｃとエアクリーナ２２ｄを通り、吸気供給路２２ｅを流れてミキサ２２ｆに入る。ミキサ２２ｆにはガス（燃料）供給源２２ｇからガスが燃料供給路２２ｈを通ってガス比例弁ユニット２２ｉを介して供給され、ミキサ２２ｆで空気と混合させられる。
【００４５】
ガス比例弁ユニット２２ｉは電磁比例弁からなり、電磁ソレノイドに通電してスプールを相反する方向Ａ，Ｂに変位させることで通電量に応じた量だけガス供給路２２ｈを流れるガスの流量を調整してミキサ２２ｆに送る。
【００４６】
図２はミキサ２２ｆ付近の実機の構造を示す説明断面図、図３はその模式断面図、図４はその中の可変ジェットの模式断面図である。
【００４７】
図示の如く、ミキサ２２ｆは、ステッピングモータ２２ｊと、そのモータ軸２２ｊ１と、プランジャ２２ｆ１と、ストッパ２２ｆ２と、プランジャ２２ｆ１の先端に形成されるニードル２２ｋと、それに対面するオリフィス２２ｍを備え、ステッピングモータ２２ｊのモータ軸２２ｊ１に取り付けられたリードネジの回転が内壁に筒状のナットを有するプランジャ２２ｆ１の回転に伝えられ、ストッパ２２ｆ２を介して直線運動に変換される。
【００４８】
ステッピングモータ２２ｊは２極励磁のバイポーラ駆動からなり、１パルス（ステップ（角））１．８度回転する。ステッピングモータ２２ｊは通電（励磁）されるとき、ニードル２２ｋをオリフィス２２ｍに対して移動させる。ステッピングモータ２２ｊによるプランジャ２２ｆ１の往復運動に応じ、ニードル２２ｋとオリフィス２２ｍの間には、図４に示す如く、全開位置Ｐ１から全閉位置Ｐ２までの間の位置に応じて開口が形成される。
【００４９】
ミキサ２２ｆは少なくともプランジャ２２ｆ１の先端に形成されるニードル２２ｋとオリフィス２２ｍとステッピングモータ２２ｊとで構成される可変ジェット２２ｆ３を備えると共に、エンジン２２のスロットル弁２２ｎを開閉するスロットル用電動モータ２２ｏからなるスロットルボディ２２ｐも接続される。
【００５０】
図２に示す如く、可変ジェット２２ｆ３はニードル２２ｋのオリフィス２２ｍに対する全開位置から全閉位置までの間の位置（開口）に応じてガス供給路２２ｈを流れるガスを矢印で示すように通過させ、スロットルボディ２２ｐに送って吸気供給路２２ｅを流れる吸気に混合する。混合気の流量はスロットル弁２２ｎで調量される。
【００５１】
図１の説明に戻ると、ミキサ２２ｆで生成された混合気は燃焼室（図示せず）に流れる。燃焼室の付近には点火プラグ２２ｑが配置されると共に、点火プラグ２２ｑはパワートランジスタやイグニッションコイルなどからなる点火装置２２ｒを介して高電圧を供給されると、燃焼室に臨む電極間に火花放電を生じ、混合気を着火して燃焼させる。よって生じた排気は排気管２２ｓ、排気マフラ２２ｔを通って発電ユニットケース２６の外（庫外）に排出される。
【００５２】
また、エンジン２２のフライホイール２２ａにはユーザの操作自在にリコイルスタータ２２ｕが巻回され、商用電源１２が停電した非常時にはユーザはリコイルスタータ２２ｕを操作してエンジン２２を手動で始動して発電機２０を駆動させることで、コージェネレーション装置１０を商用電源１２が停電した非常時の発電設備として兼用することを可能としている。
【００５３】
エンジン２２のシリンダブロックの下部（クランクケースの図示省略）にはオイルタンク（オイルパン）２２ｖが形成され、そこにエンジン２２の潤滑オイルが貯留される。潤滑オイルはギヤポンプ（図示せず）で掻き上げられてピストンなどの摺動部分を潤滑した後、コンロッド（図示せず）やシリンダ壁面を伝わって落下し、オイルタンク２２ｖに貯留される。
【００５４】
発電機２０の出力は前記したインバータユニット（符号３０で示す）に送られる。インバータユニット３０はＤＣ−ＤＣコンバータなどを介して発電機２０の出力をＡＣ１００／２００Ｖ（単相）に変換する。
【００５５】
インバータユニット３０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭおよびカウンタを備えたマイクロコンピュータからなる電子制御ユニット（Electronic Control Unit。以下「ＥＣＵ」という）３２に接続される。即ち、ＥＣＵ３２はインバータユニット３０を介して商用電源１２と発電機２０に接続される。
【００５６】
インバータユニット３０はＥＣＵ３２の指令を受けて発電機２０の機能をスタータとジェネレータの間で切り換える。インバータユニット３０の出力は屋内配電盤３４に送られる。屋内配電盤３４は、過電流の通電などを防止する主幹ブレーカ３４ａと、インバータユニット３０の出力に商用電源１２の電力を加えて電気負荷１４に供給する分電盤３４ｂと、発電ユニット２４の専用ブレーカ３４ｃと、分電盤３４ｂから電気負荷１４に至る給電路１６に配置されてそこを流れる交流電力の電流に応じた信号を出力する電流センサ３４ｄなどを備える。即ち、インバータユニット３０の出力は、屋内配電盤３４で商用電源１２の電力と合わせられて電気負荷１４に供給される。
【００５７】
符号３６はエンジン２２を冷却する、不凍液からなる冷却水の通路を示す。冷却水通路３６はエンジン２２のシリンダブロックとオイルタンク２２ｖを通り、外部の貯湯槽（熱負荷）４０に接続される。
【００５８】
即ち、貯湯槽４０からポンプ４２によって圧送される低温の冷却水は、オイルタンク２２ｖに形成されるタンク通路を通って潤滑オイルと熱交換して潤滑オイルを冷却した後、排気管２２ｗに配置された排気熱交換器２２ｘで排気と熱交換して昇温される。尚、排気熱交換器２２ｘは、例えば冷却水通路３６を変形させ、排気管２２ｓを覆うような構造としたものである。
【００５９】
冷却水は、シリンダブロックに形成されるシリンダ通路を通ってエンジン２２と熱交換し、エンジン２２を冷却する。排気やエンジン２２との熱交換によって加温されて温水となった高温の冷却水は貯湯槽４０に戻され、熱交換によってそこに貯留された貯留水の温度を上昇させて温水を生成する。貯湯槽４０に貯留された温水は、例えば給湯設備や暖房設備（図示せず）などに供給される。このように、コージェネレーション装置１０は、エンジン２２の排熱を貯湯槽（熱負荷）４０に供給し、その熱出力（定格熱出力）は２．８ｋＷ程度である。
【００６０】
冷却水通路３６の付近、正確には、貯湯槽４０の近傍であって高温の冷却水が流通させられる冷却水通路３６の付近には冷却水温度センサ４４が設けられ、そこを流れる冷却水の温度に応じた出力を生じる。また、発電ユニットケース２６の内部には庫内温度センサ４６が配置され、発電ユニットケース２６の内部の温度、換言すればガス供給路２２ｈの付近の温度を示す出力を生じる。さらに、エンジン２２の排気系にはＯ２センサ４８が設けられ、排気空燃比が理論空燃比よりリッチあるいはリーンとなる度に反転する信号を出力する。
【００６１】
前述したパルサコイル２２ｂ、電流センサ３４ｄ、冷却水温度センサ４４、庫内温度センサ４６などの出力は、ＥＣＵ３２に入力される。ＥＣＵ３２は、パルサコイル２２ｂの出力（パルス信号）をカウントしてエンジン回転数ＮＥを検出（算出）し、パルサコイル２２ｂの出力に基づいて点火装置２２ｒの点火時期を制御すると共に、Ｏ２センサ４８の出力に基づいて排気空燃比が理論空燃比となるように空燃比をフィードバック制御する。
【００６２】
尚、図１に示す如く、発電ユニット２４は上記以外に多くのセンサを備えると共に、ＥＣＵ３２はそれらの出力に基づいてエンジン２２などの運転をさらに制御するが、それは本願と直接の関連を有しないため、説明を省略する。
【００６３】
さらにＥＣＵ３２は、電流センサ３４ｄの出力（即ち、電気負荷１４に至る給電路１６を流れる交流電力の電流値）に基づいて電気負荷１４における電力需要を検出（算出）する。また、ＥＣＵ３２は、冷却水温度センサ４４の出力（即ち、冷却水の温度）を変換して熱負荷（貯湯槽４０）における熱需要を検出（算出）する。
【００６４】
ＥＣＵ３２は、検出された電力需要などに応じてスロットル用電動モータ２２ｏの動作を制御してスロットルバルブ２２ｎの開度を調整する。また、ＥＣＵ３２は、検出された熱需要に応じて点火装置２２ｒの動作を制御してエンジン２２の点火時期を制御する。
【００６５】
また、ＥＣＵ３２は、エンジン２２の始動時、ステッピングモータ２２ｊの動作を制御してニードル２２ｋを目標位置に移動させる初期化処理を実行する。ステッピングモータ２２ｊとＥＣＵ３２は導電線２２ｚの一つで接続される。
【００６６】
次いで、上記したエンジン２２の運転の制御、具体的にはエンジン２２の始動時の初期化処理などについて詳細に説明する。
【００６７】
図５は、ＥＣＵ３２のその処理を示すフロー・チャートである。図示のプログラムは、商用電源１２が停電した非常時にユーザによってリコイルスタータ２２ｕが操作されて発電機２０が駆動され、ＥＣＵ３２がその発電出力を通電されることによって起動される。
【００６８】
以下説明すると、先ずＳ１０において可変ジェット２２ｆ３のニードル２２ｋをオリフィス２２ｍに向けてステッピングモータ２２ｊの移動ステップとしてＭだけ全閉方向に移動させる。
【００６９】
次いでＳ１２に進み、庫内温度センサ４６から検出されたガス供給路２２ｇ付近の温度に基づいて予め設定されたマップを検索してニードル２２ｋの目標位置を意味するＳを検索し、検索された値だけニードル２２ｋを逆方向に移動させて初期化処理を実行する。
【００７０】
図６にＳ１２で検索されるマップの特性を示す。図示の如く、ニードル２２ｋの目標位置を意味するＳは検出された温度Ｔ１からＴｎに応じてＳ１からＳｎまで可変に設定される。より具体的には、Ｓは検出された温度が低いほど全閉位置Ｐ２に近づくように設定される。
【００７１】
図７を再び参照して説明すると、先に述べた如く、商用電源１４が停電した後にリコイルスタータ２２ｕを操作してエンジン２２を始動させるとき、停電によってエンジン２２は突然停止させられることから、ニードル２２ｋも全開位置Ｐ１に戻っていず、図７に示す如く、全開位置Ｐ１と全閉位置Ｐ２の間、例えば移動ステップ数３０（全開Ｐ１から起算して）で停止していると予想される。
【００７２】
尚、この実施例においては商用電源１４が停電しない通常状態でエンジン２２が停止されるとき、ニードル２２ｋもそのまま停止されるように構成されることから、ニードル２２ｋは、多くの場合、図７に示すような全開位置Ｐ１と全閉位置Ｐ２の間にある筈である。
【００７３】
ただし、ニードル２２ｋの位置は実際には不明であることから、従来技術の初期化処理は、ステッピングモータ２２ｊでニードル２２ｊを全開位置Ｐ１から全閉位置（ストッパ位置）Ｐ２までの移動に必要な総ステップ数Ｎに余裕値αを加えた量（Ｍ）だけ移動させて全閉位置Ｐ２に確実に突き当て、次いで目標位置（Ｓ）に戻すように実行される。
【００７４】
従って、例えばＮ：５０，α：５とすると、従来技術の場合、ニードル２２ｋの全閉位置（一方）Ｐ２に向けての移動ステップ数Ｍは５５となる。ここで、全開位置（他方）Ｐ１に向けての移動ステップ数Ｓを例えば２５とする。
【００７５】
従来技術の場合、先ずニードル２２ｋをＭ（５５）だけ（全開位置Ｐ１から）全閉位置Ｐ２に向けてストッパに突き当たるまで移動させた後、Ｓ（２５）だけ（全閉位置Ｐ２から）全開位置Ｐ１に向けて移動させることで初期化処理を実行するので、ステッピングモータ２２ｊの移動ステップ数の合計値は５５＋２５＝８０となる。
【００７６】
ニードル２２ｋは全閉位置Ｐ２から逆算して２０の位置にあるので、ステッピングモータ２２ｊは移動ステップ３５だけ不要に移動して脱調するが、全閉位置Ｐ２に確実に突き当ててから目標位置に戻されるので、ニードル２２ｋは目標位置に確実に移動される。
【００７７】
他方、この実施例においてはＮ＞Ｍ＞Ｓと規定することから、Ｓ（目標位置）を同様に２５とすると、Ｍは例えば３５に設定される。即ち、この実施例の場合、ニードルをＭ（３５）だけ（全開位置Ｐ１から）全閉位置（一方）Ｐ２に向けて移動させ、次いで（Ｍ移動した位置（この場合は全閉位置Ｐ２）から）Ｓ（２５）だけ全開位置（他方）Ｐ１に向けて移動させることで初期化処理を実行するので、ステッピングモータの移動ステップ数の合計値は３５＋２５＝６０となる。
【００７８】
従って、本願の場合、この例でいえばステッピングモータ２２ｊは移動ステップ１５だけ不要に移動させられるが、従来技術に比較すれば、移動ステップ数の合計値を２０だけ減少させることができる。また、上記したようにニードル２２ｋは全開位置Ｐ１と全閉位置Ｐ２の間にあるのが通常なので、Ｍを３５（Ｎ＞Ｍ）とする実施例の場合でも全閉位置Ｐ２に到達させることができ、従来技術と同様にニードル２２ｋを目標位置に確実に移動させることができる。
【００７９】
このように、この実施例にあってはステッピングモータ２２ｊの移動ステップ数をＮ＞Ｍ＞Ｓと規定するので、先ずＮ＞Ｍとすることで少なくとも余裕分αを含む、ステッピングモータ２２ｊがストッパに突き当たってからの脱調分に相当する不要な移動ステップ数を従来技術に比して減少させることができる。また、ニードル２２ｋは全開位置Ｐ１と全閉位置Ｐ２の間にあるのが通常なので、Ｎ＞Ｍとしても全閉位置Ｐ２に到達する可能性が高く、従来技術と同様にニードル２２ｋを目標位置に確実に移動できる。
【００８０】
従って、その分だけ初期化処理を従来技術に比して早期に完了させることができ、残余の時間でエンジン回転数を着火回転数まで上昇させることも可能となり、よってリコイルスタータ２２ｕの１回の操作で初期化処理を完了させてエンジン２２を始動できる可能性を上げることができる。
【００８１】
さらに、Ｍ＞Ｓとすることで、ニードル２２ｋを全閉位置に向けて確実に移動させることができる。即ち、可変ジェットの初期化処理においてはニードル２２ｋの目標位置はどちらかといえば全開位置よりは全閉位置に近い位置に設定される。その場合、もし、Ｍ＜Ｓとすると、全閉位置に向けての移動量以上の移動量で全開位置に移動することになり、ニードル２２ｋを全閉位置側に移動させることができないが、Ｍ＞Ｓとすることでそのような不都合を生じることがない。
【００８２】
図８を参照してステッピングモータ２２ｊの移動ステップ数の別の例を説明する。
【００８３】
図８は何等かの原因によってニードル２２ｋが全開位置Ｐ１で停止している場合の初期化処理を示す説明図である。
【００８４】
図示例の場合、例えばＳ：４０とすると、従来技術の場合、ステッピングモータ２２ｊの移動ステップ数は、Ｍ：５５，Ｓ：４０となることから、移動ステップ数の合計値は５５＋４０＝９５となる。
【００８５】
それに対し、この実施例の場合、ステッピングモータ２２ｊの移動ステップ数をＮ＞Ｍ＞Ｓとしたので、先ずニードル２２ｋをＭ（例えば４５）だけ（全開位置Ｐ１から）全閉位置Ｐ２に向けて移動させ、次いで（全閉位置Ｐ２ではなく、Ｍ移動した位置から）Ｓ（４０）だけ全開位置Ｐ１に向けて移動させるため、ステッピングモータ２２ｊの移動ステップ数の合計値は４５＋４０＝８５となり、従来技術に比して１０だけ少なくすることができる。
【００８６】
ただし、従来技術ではニードル２２ｋは目標位置に確実に移動されるが、実施例の場合、全閉位置Ｐ２に到達する前のＭ（４５）移動した位置からＳ（４０）だけ全開位置Ｐ１に向けて早めに折り返して移動させているので、実際の目標位置は４０＋（５０−４５）＝４５となり、移動ステップ５だけ本来の目標位置に対してずれてしまう。
【００８７】
その場合でも、Ｍ＞Ｓとすることでニードル２２ｋを全閉位置に向けて確実に移動させることができるため、リコイルスタータ２２ｕを何回か操作することでニードル２２ｋを目標位置に移動させることができる。尚、ニードル２２ｋが本来の目標位置に対してずれた状態でエンジン２２が始動された場合には、例えば空燃比フィードバック制御を行うことによって補償することができる。
【００８８】
尚、図６を参照して説明したようにニードル２２ｋの目標位置を示すＳは検出された温度Ｔ１からＴｎに応じてＳ１からＳｎまで可変に設定されることから、設定されるＳの最大値に適宜な所定値を加算した値をＭとしても良い。
【００８９】
即ち、Ｍを固定値としても良い。それによって構成として簡易となると共に、図５フロー・チャートを最初にループするとき、Ｓ１２の処理でマップ検索を省略して初期化処理を一層早期に完了させることも可能となる。
【００９０】
図５フロー・チャートの説明に戻ると、次いでＳ１４に進み、スロットル用電動モータ２２ｏを初期化し、Ｓ１６に進み、ガス比例弁ユニット２２ｉの電磁比例弁を励磁し、Ｓ１８に進み、パルサコイル２２ｂから検出されたエンジン回転数が所定回転数（着火回転数）に達したとき、エンジン２２を点火する。
【００９１】
次いでＳ２０に進み、エンジン回転数が適宜設定される完爆回転数以上か否か判断し、否定されるときはＳ１０に戻って上記した初期化処理を繰り返す一方、肯定されるときはＳ２２に進み、エンジン２２の始動が完了したと判断し、Ｓ２４に進み、エンジン２２をアイドル運転させ、Ｓ２６に進み、発電を開始する。
【００９２】
尚、この後、発電の停止指示がなされた場合、上記の処理を逆に進んでガス比例弁ユニット２２ｉの電磁比例弁を消磁し、エンジン２２の点火を停止してエンジン２２を停止させる。
【００９３】
以上の如く、この発明の実施例にあっては、クランクシャフトに接続されるフライホイール２２ａの近傍に配置されると共に、商用電源１２から電気負荷１４に至る給電路１６に接続可能な発電機２０と、前記商用電源１２と前記発電機２０に接続される電子制御ユニット（ＥＣＵ）３２と、ガス（燃料）供給源２２ｇに接続されるガス供給路２２ｈ中に配置されるニードル２２ｋのオリフィス２２ｍに対する全開位置Ｐ１から全閉位置Ｐ２までの間の位置に応じて前記ガス供給路２２ｈを流れるガスを通過させて吸気供給路２２ｅを流れる吸気に混合すると共に、前記電子制御ユニット３２に接続されて前記可変ジェット２２ｆ３のニードル２２ｋを前記オリフィス２２ｍに対して移動させるステッピングモータ２２ｊを有する（ミキサ２２ｆの）可変ジェット２２ｆ３とを備え、（エンジン２２の）始動時に前記電子制御ユニット３２に前記商用電源１２から通電して前記ステッピングモータ２２ｊで前記ニードル２２ｋを目標位置（Ｓ）に移動させる初期化処理を実行させるようにしたガスエンジン２２の始動時初期化処理装置において、前記フライホイール２２ａにユーザの操作自在に巻回されるリコイルスタータ２２ｕを備えると共に、前記電子制御ユニット３２は、前記商用電源１２からの通電がない場合にユーザによって前記リコイルスタータ２２ｕが操作されて前記発電機２０から通電されるとき、前記ステッピングモータ２２ｊの移動ステップ数をＮ＞Ｍ＞Ｓ（Ｎ：前記ニードル２２ｋの前記全開位置Ｐ１から全閉位置Ｐ２までの移動に必要な総ステップ数、Ｍ：前記ニードル２２ｋの前記全開位置と全閉位置の一方に向けての移動ステップ数、Ｓ：前記目標位置に相当する、前記ニードル２２ｋの前記全開位置と全閉位置の他方に向けての移動ステップ数）と規定し、よって前記ニードル２２ｋを前記Ｍだけ前記一方に向けて移動させ（Ｓ１０）、次いで前記Ｓだけ前記他方に向けて移動させることで前記初期化処理を実行する（Ｓ１２）如く構成したしたので、商用電源１２が停電したユーザのリコイルスタータ２２ｕの操作によってエンジン２２を始動可能とすると共に、ステッピングモータ２２ｊによる初期化処理を可能な限り早期に完了させることができる。
【００９４】
また、前記ガス供給路２２ｈ付近の温度を検出する温度検出手段（庫内温度センサ４６）を備えると共に、前記目標位置（Ｓ）が前記検出された温度に応じて可変に設定される如く構成したので、上記した効果に加え、例えば検出された温度が低いほどニードル２２ｋの目標位置を全閉位置Ｐ１に近づけることも可能となり、ステッピングモータ２２ｊによる初期化処理を一層早期に完了させることができる。
【００９５】
また、前記エンジン２２の回転数を検出する回転数検出手段（パルサコイル２２ｂ）を備えると共に、前記電子制御ユニット３２は、前記検出された回転数が所定回転数に達したとき、前記エンジン２２に点火する（Ｓ１８）如く構成したので、上記した効果に加え、初期化処理が完了した後、エンジン２２を早期に始動させることができる。
【００９６】
尚、上記において、発電機２０の定格出力およびエンジン２２の定格熱出力や排気量などを具体的な値で示したが、それらは例示であって限定されるものではない。
【００９７】
また、実施例において商用電源１２が出力する交流電力を１００／２００Ｖとしたが、商用電源が出力する交流電力が１００／２００Ｖを超えるときは、それに相応する電圧を発電ユニット２４から出力させることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００９８】
１０  コージェネレーション装置、１２  商用電源（商用電力系統）、１４  電気負荷、１６  給電路（電力線）、２０  発電機（スタータ／ジェネレータ）、２２  エンジン（内燃機関）、２２ａ  フライホイール、２２ｂ  パルサコイル（回転数検出手段）、２２ｅ  吸気供給路、２２ｆ  ミキサ、２２ｆ３  可変ジェット、２２ｇ  ガス（燃料）供給源、２２ｈ  ガス供給路、２２ｉ  ガス比例弁ユニット、２２ｊ  ステッピングモータ、２２ｋ  ニードル、２２ｍ  オリフィス、２２ｕ  リコイルスタータ、２２ｒ  点火装置、３２  ＥＣＵ（電子制御ユニット）、４６  庫内温度センサ
【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】
2014070491.tif 000008
【図７】
2014070491.tif 000009
【図８】
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