(57)【要約】【課題】  気化器が不調であっても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。【解決手段】  エンジンによって作業機器を駆動するエンジン作業機であって、バッテリから供給される電力により駆動されエンジンを始動させるセルモータと、セルモータへの電力供給を制御する始動制御手段とを有し、始動制御手段は第１の回転速度Ｎ１でセルモータを駆動し、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、第１の回転速度よりも速い第２の回転速度Ｎ２にて前記セルモータを駆動することによりエンジンを始動する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンが往復運動可能なシリンダと、
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。
【請求項２】
前記始動制御手段は、第１の回転速度においては第１の実効電圧で前記セルモータを駆動し、第２の回転速度においては前記第１の実効電圧よりも高い第２の実効電圧で前記セルモータを駆動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】
前記バッテリから前記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、
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。
【請求項４】
前記始動制御手段は、前記バッテリの電圧測定結果によって前記第１及び第２の回転速度における前記デューティ比を決定す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】
前記エンジンの回転力を前記作業機器に伝達させる遠心クラッチを設け、
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。
【請求項６】
前記第１の実効電圧で前記セルモータを駆動させた際の第１のエンジン回転数は、前記遠心クラッチの接続回転数の半分以下であり、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の半分以上であることを特徴とする請求項５に記載のエンジン作業機。
【請求項７】
前記始動制御手段は、前記エンジンが前記第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、前記セルモータの回転を停止させることを特徴とする請求項５又は６に記載のエンジン作業機。
【請求項８】
前記始動制御手段は、前記第１の回転速度から前記第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ことを特徴とする請求項２から７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させ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。
【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】
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。
【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、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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【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。
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【発明の効果】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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】図４を用いて本発明の実施例に係るエンジン作業機の始動制御を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施例に係る通常のエンジン始動時の時間とセルモータ、エンジン回転数の関係を示すグラフである。
【図６】本発明の実施例に係るブーストモード作動時のエンジン始動における時間とセルモータ、エンジン回転数の関係を示すグラフである。
【図７】従来のエンジン作業機の全体形状を示す外観図である。
【図８】従来のエンジン作業機の一例（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】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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）。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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【実施例２】
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【符号の説明】
【００４１】
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
【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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【図８】
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