(57)【要約】  内燃機関用制御装置及びそれを用いた制御方法において、エンジンの始動性を高めつつ、エンジン異常停止時のマイコンによる停止処理を確実に実行できるように、無駄が無く、高効率でコンデンサを充電する。  内燃機関の動作を制御するマイコンと、前記ＡＣジェネレータの電力から調整された直流の調整電圧を出力する電源レギュレータと、前記電源レギュレータからの出力を受け前記マイコンに給電する５Ｖレギュレータと、前記電源レギュレータの出力に接続された小容量の第１のコンデンサと、前記第１のコンデンサに並列接続された複数の第２のコンデンサと、前記複数の第２のコンデンサにそれぞれ直列接続された複数の開閉手段とを備え、前記開閉手段は、前記マイコンにより、前記電源レギュレータの出力が前記調整電圧以下のＯＮ電圧に達したとき前記第２のコンデンサを充電するように開閉制御される。
2018207344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランク軸の端部側に直接または動力伝達装置を介して取り付けたＡＣジェネレータが発生した電力により、内燃機関を制御するバッテリレスの内燃機関用制御装置において、
内燃機関の動作を制御するマイコンと、
前記ＡＣジェネレータの電力から調整された直流の調整電圧を出力する電源レギュレータと、
前記電源レギュレータからの出力を受け前記マイコンに給電する５Ｖレギュレータと、
前記電源レギュレータの出力に接続された小容量の第１のコンデンサと、
前記第１のコンデンサに並列接続された複数の第２のコンデンサと、
前記複数の第２のコンデンサにそれぞれ直列接続された複数の開閉手段と、を備え、
前記開閉手段は、前記マイコンにより、前記電源レギュレータの出力が前記調整電圧以下のＯＮ電圧に達したとき前記第２のコンデンサを充電するように開閉制御されることを特徴とする内燃機関用制御装置。
【請求項２】
前記マイコンは、充電中の前記第２のコンデンサのうちの一つのコンデンサ電圧が前記調整電圧以下の切換電圧に達したとき、前記第２のコンデンサの次のコンデンサの充電を開始するように前記開閉手段を閉成制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用制御装置。
【請求項３】
前記マイコンは、充電中の第２のコンデンサのうちの一つのコンデンサ電圧が前記切換電圧に達したとき、このコンデンサに接続された開閉手段を閉成状態に維持するように制御することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関用制御装置。
【請求項４】
前記マイコンは、前記電源レギュレータの出力が前記切換電圧以下のＯＮ電圧で前記開閉手段を閉成制御し、前記ＯＮ電圧以下のＯＦＦ電圧で前記開閉手段を開放制御することを特徴とする請求項２または３に記載の内燃機関用制御装置。
【請求項５】
前記開閉手段はＭＯＳＦＥＴであり、前記マイコンにより開閉制御されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関用制御装置。
【請求項６】
内燃機関に取り付けたＡＣジェネレータが発生した電力により内燃機関用制御装置が内燃機関を制御するバッテリレスの内燃機関の制御方法において、
前記内燃機関用制御装置は、内燃機関の動作を制御するマイコンと、前記ＡＣジェネレータの電力から調整された直流の調整電圧を出力する電源レギュレータと、前記電源レギュレータからの出力を受け前記マイコンに給電する５Ｖレギュレータと、前記電源レギュレータの出力に接続された小容量の第１のコンデンサと、前記第１のコンデンサに並列接続された複数の第２のコンデンサと、前記複数の第２のコンデンサにそれぞれ直列接続された複数の開閉手段と、を備え、
前記内燃機関用制御装置は、前記マイコンにより、前記電源レギュレータの出力が前記調整電圧以下のＯＮ電圧に達したとき前記第２のコンデンサを充電するように前記開閉手段を開閉制御することを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項７】
前記マイコンは、充電中の第２のコンデンサのうちの一つのコンデンサ電圧が前記調整電圧以下の切換電圧に達したとき、このコンデンサに接続された開閉手段を閉成状態に維持するように制御することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項８】
前記マイコンは、充電中の第２のコンデンサのうちの一つのコンデンサ電圧が前記切換電圧に達したとき、このコンデンサに接続された開閉手段を閉成状態に維持するように制御することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項９】
前記マイコンは、前記電源レギュレータの出力が前記切換電圧以下のＯＮ電圧で前記開閉手段を閉成制御し、前記ＯＮ電圧以下のＯＦＦ電圧で前記開閉手段を開放制御することを特徴とする請求項７または８に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項１０】
前記開閉手段はＭＯＳＦＥＴであり、前記マイコンにより開閉制御されることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の内燃機関の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用制御装置及びそれを用いた制御方法に係り、特にバッテリーレスシステム向け内燃機関に好適な内燃機関用制御装置及びそれを用いた制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
軽量化や保守の容易性のために、バッテリを搭載しない、いわゆるバッテリレス内燃機関が、キックスタート方式の二輪車両やリコイルスタート方式の芝刈り機等で広く使用されている。【０００３】
またバッテリを搭載していても、バッテリが機能喪失してバッテリを使用できない場合に備えて、リコイルスタート方式のスタータを備えた内燃機関が船外機等に使用されている。本発明においては、これらバッテリ機能がないまたは喪失した状態でも運転可能な機械の制御装置を、以後バッテリレス制御装置と称す。【０００４】
例えば自動２輪車に用いられるバッテリレス内燃機関では、キックスタート方式を採用しているので、搭乗者のキックにより内燃機関(エンジン)のクランク軸が回動し、このクランク軸に直接または連結手段を介して設けられたフライホイール等に取り付けたジェネレータが発電する。【０００５】
ジェネレータで発生した電力は、レギュレータを介して接続されたコンデンサに供給され、以後のエンジンの回転において燃料噴射システムの電力源として使用される。【０００６】
ところで、バッテリレスのエンジンでは、エンジンの確実な始動を達成するため、最初のキックで発生する電力が小さくても始動するように、コンデンサの容量は小さくすることが一般的である。コンデンサの容量を小さくすることにより、制御装置が有するマイコンの作動電源に必要な電力を、１回のキック動作で早期にコンデンサに蓄えることを可能にしている。【０００７】
しかし、始動性の早期確保からコンデンサ容量を小さくすると充電電力が小さいため、エンジンの停止時には、エンジン制御装置(ＥＣＵ)の電源がすぐに喪失される。そのため、ＥＣＵが有するマイコンが停止してしまい、エンジン停止時に必要なエンジン停止前処理ができなくなる恐れがある。【０００８】
近年使用されている汎用のエンジンにおいては、エンジンの急激な停止でも不揮発性メモリであるＥＥＰＲＯＭへ停止までの運転時間や、モータの停止位置の記録等の処理をマイコンがしており、エンジン停止後ＥＣＵの電源が継続して必要とする場合が多くなっている。【０００９】
特許文献１は、このような問題を解決すべく、エンジンの始動性を高めつつ、エンジンの異常停止時においてもマイコンによる停止処理動作を確実に実行できるようにしたものである。【００１０】
特許文献１では、内燃機関のクランク軸の端部側に直接または動力伝達装置を介して取り付けたＡＣジェネレータで発生した電力を整流および平滑化する内蔵レギュレータを備え、前記内蔵レギュレータの出力側に、小容量の第１のコンデンサと、複数の開閉手段にそれぞれ直列接続され、前記第１のコンデンサより容量が大である複数の第２のコンデンサが並列接続されている。【００１１】
そして、前記第２のコンデンサを切り換える開閉手段はＭＯＳＦＥＴであり、このＭＯＳＦＥＴの駆動をマイコンで制御され、前記マイコンが複数の前記開閉手段に指令するタイミングは、開閉手段ごとに異なっており、前記内燃機関の回転速度が上昇するにつれて順次切り換えられるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１６−１６０８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
図１１で説明すると、エンジン回転速度がＮ１以下では、低速域として第２のコンデンサへの充電はしない。さらに、エンジン回転速度がＮ４以上でも第２のコンデンサは充電しない。低速域(Ｎ１以下)および高速域(Ｎ４以上)を除いた中速域を複数段階（Ｎ２，Ｎ３）に分割し、ラインＬ１で示す分割したタイミングの時だけ、第２のコンデンサを充電する。【００１４】
この従来の方法では、安全にコンデンサを充電するために、発電量が十分になると推定される回転速度より少し余裕のある高い回転速度で、コンデンサに接続して充電することが推奨される。【００１５】
従って、充電のためにコンデンサに接続するよりも先に電源供給が行える十分なレベルになるために、レギュレータ内でＡＣジェネレータの発生電力のレギュート動作（電圧調整動作）が行われてしまい、余剰電力が生じてしまう恐れがある。【００１６】
この余剰電力は、調整電圧を保つためにレギュレータ内で消費されるものであり、効率低下につながる。すなわち、一般的な電源レギュレータ２２０の構成が図２に示されるが、この中の素子２２１、２２２によって回路をショートすることで余剰電力が消費され、熱となって放出される。【００１７】
図１２は、エンジン回転速度、ＡＣジェネレータに基づくレギュレータの出力電圧及びコンデンサの充電タイミングとの関係を示す図である。左側の縦軸は回転速度、右側の縦軸は電圧、横軸は時間をそれぞれ示し、電圧軸のＶｒｅｇは、レギュレータのレギュレート動作を開始する電圧を示している。【００１８】
ラインＡは回転速度が直線状に増加する場合を示し、ラインＢは回転速度が途中で停滞する場合を示している。ＣｈＡはラインＡにおけるコンデンサの充電タイミング（Ａ１〜Ａ２）、ＣｈＢはラインＢにおけるコンデンサの充電タイミング（Ｂ１〜Ｂ２）、ＲｅｇはラインＢにおけるレギュレート動作のタイミングをそれぞれ示している。【００１９】
図１２において、例えばラインＢに示すように回転速度が、調整電圧Ｖｒｅｇ（Ｂ０）相当の回転速度を超えてＮ１の手前付近で停滞したとする。この停滞期間（Ｂ０〜Ｂ１、Ｔ２）では、レギュレート動作がタイミングＢ０から開始しているにもかかわらず、中速域に入ってないためにコンデンサの充電が開始されない状態が続く。【００２０】
この停滞区間（Ｔ２）が長くなると、何時まで経ってもコンデンサの充電が開始されず、一方、レギュレート動作が開始（Ｂ０〜）しているので、余剰電力が生じて熱となって放熱され続け、装置の効率が低下する。【００２１】
本発明は、上記した従来の問題点にかんがみ、エンジンの始動性を高めつつ、エンジンの異常停止時のマイコン後処理に備えた電源確保のために、エンジンの始動時の発電電力により、コンデンサを高効率に充電できる内燃機関用制御装置及びそれを用いた制御方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、上記課題を解決するため、
内燃機関のクランク軸の端部側に直接または動力伝達装置を介して取り付けたＡＣジェネレータが発生した電力により、内燃機関を制御するバッテリレスの内燃機関用制御装置において、
内燃機関の動作を制御するマイコンと、
前記ＡＣジェネレータの電力から調整された直流の調整電圧を出力する電源レギュレータと、
前記電源レギュレータからの出力を受け前記マイコンに給電する５Ｖレギュレータと、
前記電源レギュレータの出力に接続された小容量の第１のコンデンサと、
前記第１のコンデンサに並列接続された複数の第２のコンデンサと、
前記複数の第２のコンデンサにそれぞれ直列接続された複数の開閉手段と、を備え、
前記複数の開閉手段は、前記マイコンにより、前記電源レギュレータの出力が前記調整電圧以下のＯＮ電圧に達したとき、回転速度に依らずに前記複数の第２のコンデンサを充電するように開閉制御されることを特徴とする。【００２３】
本願発明の上記構成によれば、電源レギュレータの調整電圧以下（レギュレート動作前）の電圧で第２のコンデンサを充電するので、電源レギュレータ内で余剰電力が発生することが無く、装置の効率低下を防止できる、また、第２のコンデンサの充電が電源レギュレータの調整電圧以下で始まるので、エンジン始動後の回転速度が途中で停滞しても充電が停止する機会が少なくなる。さらに、第２のコンデンサの充電開始が早まるので、充電完了時間も早まる。【００２４】
また、上記において、前記マイコンは、充電中の前記第２のコンデンサのうちの一つのコンデンサ電圧が前記切換電圧に達したとき、前記第２のコンデンサの次のコンデンサの充電を開始するように前記開閉手段を閉成制御することを特徴とする。【００２５】
本願発明の上記構成によれば、第２のコンデンサのそれぞれを、調整電圧以下で順次切り換えて充電するので、調整電圧以下の低い電圧でも効率よく充電することができる。【００２６】
また、上記において、前記マイコンは、充電中の第２のコンデンサのうちの一つのコンデンサ電圧が前記切換電圧に達したとき、このコンデンサに接続された開閉手段を閉成状態に維持するように制御することを特徴とする。【００２７】
本願発明の上記構成によれば、充電完了後の第２のコンデンサが、閉成状態の開閉手段を介して電源レギュレータの出力に接続されるので、電源レギュレータの出力電圧の平滑化に寄与する。【００２８】
また、上記において、前記マイコンは、前記電源レギュレータの出力が前記切換電圧以下のＯＮ電圧で前記開閉手段を閉成制御し、前記ＯＮ電圧以下のＯＦＦ電圧で前記開閉手段を開放制御することを特徴とする。【００２９】
本願発明の上記構成によれば、ＯＮ電圧で開閉手段を導通させて第２のコンデンサを充電し、より低いＯＦＦ電圧で開閉手段を開放して、電源レギュレータの出力と第２のコンデンサを切り離すので、ＯＮ電圧で充電されたコンデンサの電圧低下を防止できる。【００３０】
但し、充電完了したコンデンサは、開閉手段が閉成状態に維持されるため上記制御はなされない。これはエンスト時の突然の電源喪失に対して、充電完了したコンデンサから電力供給できるようにするためである。【００３１】
また、上記において、前記開閉手段はＭＯＳＦＥＴであり、前記マイコンにより開閉制御されることを特徴とする。この構成によれば、低電力消費と小型化が図れる。【００３２】
また、本発明は、上記課題を解決するため、
内燃機関に取り付けたＡＣジェネレータが発生した電力により内燃機関用制御装置が内燃機関を制御するバッテリレスの内燃機関の制御方法において、
前記内燃機関用制御装置は、内燃機関の動作を制御するマイコンと、前記ＡＣジェネレータの電力から調整された直流の調整電圧を出力する電源レギュレータと、前記電源レギュレータからの出力を受け前記マイコンに給電する５Ｖレギュレータと、前記電源レギュレータの出力に接続された小容量の第１のコンデンサと、前記第１のコンデンサに並列接続された複数の第２のコンデンサと、前記複数の第２のコンデンサにそれぞれ直列接続された複数の開閉手段と、を備え、
前記内燃機関用制御装置は、前記マイコンにより、前記電源レギュレータの出力が前記調整電圧以下のＯＮ電圧に達したとき前記複数の第２のコンデンサを充電するように前記複数の開閉手段を開閉制御することを特徴とする。【００３３】
本願発明の上記構成によれば、電源レギュレータの調整電圧以下（レギュレート動作前）の電圧で第２のコンデンサを充電するので、電源レギュレータ内で余剰電力が発生することが無く、装置の効率低下を防止できる、また、第２のコンデンサの充電が電源レギュレータの調整電圧以下で始まるので、エンジン始動後の回転速度が途中で停滞しても充電が停止する機会が少なくなる。さらに、第２のコンデンサの充電開始が早まるので、充電完了時間も早まる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、エンジンに付設したＡＣジェネレータで発生する電力を、レギュレータを介して常時接続の容量の小さい第１のコンデンサに充電するともに、始動時には切り離されており、レギュレータの調整電圧以下、且つ所定以上の電圧状態で充電開始され、充電完了判定された個体についてはエンジン制御装置のリセット時まで接続状態が保持されるよう運用される第２のコンデンサ群に充電するので、エンジン始動時の発生電力に基づいて、第２のコンデンサを高効率に充電することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る内燃機関用制御装置の実施例のブロック構成図である。
【図２】図１に示す制御装置の主にレギュレータを詳細に示すブロック構成図である。
【図３】図１においてエンジン始動時の各部の電圧波形の一部分を示す説明図である。
【図４】同じく図３の時間軸の残りの一部分を示す説明図である。
【図５】図３のレギュレータの出力電圧と第２のコンデンサの電圧波形の一部分を示す説明図である。
【図６】同じく図５の時間軸の残りの一部分を示す説明図である。
【図７】図１に示す内燃機関用制御装置の第２のコンデンサの充電制御フロー図ある。
【図８】図１に示す内燃機関用制御装置の開閉手段の開閉制御フロー図である。
【図９】本実施例のエンジン始動時の電源レギュレータと５Ｖレギュレータの電圧の時間変化を示す説明図である。
【図１０】図９の比較例の説明図である。
【図１１】先行技術におけるコンデンサの充電タイミングの説明図である。
【図１２】先行技術におけるエンジン回転速度の上昇態様に基づくコンデンサの充電タイミングの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、図１から図９に基づいて、本発明に係る内燃機関用制御装置の実施例を説明する。なお、以下の説明においては、１２５ｃｃクラスの自動２輪車が備えるバッテリレスの内燃機関をキックスタートする場合および停止する場合を例にとり説明する。本発明は自動２輪車用の内燃機関に限るものではなく、芝刈り機や船外機の内燃機関にも適用できる。
【００３７】
船外機の場合、バッテリを有するのが一般的であるが、何らかの事情でバッテリ機能が喪失した場合にもバッテリレスの内燃機関と同様な状態になるので、この場合も本発明においてはバッテリレスの内燃機関と呼ぶ。
【実施例１】
【００３８】
図１は、バッテリレスの内燃機関が備えるエンジン制御装置(ＥＣＵ)１００の一実施例のブロック構成図である。【００３９】
図示しない内燃機関では、シリンダとシリンダ内を往復動するピストンとの間に、燃料噴射装置から燃料が噴射され、この噴射された燃料に点火プラグが点火することにより、シリンダに接続されたコンロッドに連結されたクランク軸が回動する。【００４０】
クランク軸の一端側には、フライホイールが取り付けられており、回転脈動を低減する。フライホイールの内周面には、永久磁石が４〜１２極分、Ｎ極とＳ極が交互に配列されており、この永久磁石とフライホイールマグネトの内周側に配置したステータコイルとで、ＡＣジェネレータ２００が構成される。なお、本実施例では、ＡＣジェネレータ２００の極数は４極である。【００４１】
ステータコイルは周方向に複数配置されており、このコイルから電源レギュレータ（後述）を介して、マイコン１３０、インジェクタ２７１、点火用コンデンサ昇圧回路２７２に電力を供給し、また、燃料ポンプやオイルポンプ、ヘッドライト等の一般負荷２６０にも給電する。【００４２】
マイコン１３０は、エンジンの動作を制御すると共に、エンジン始動時のイニシャライズ処理、およびエンジン停止時の終了処理に用いられる。【００４３】
ＥＣＵ１００は、ＡＣジェネレータ２００で発生した電力を整流および平滑する電源レギュレータ２２０と、電源レギュレータ２２０の出力（レギューレートされた調整電圧約１４Ｖ）をマイコン１３０の規定電圧（５Ｖ）に変換する５Ｖレギュレータ１２０とを備える。【００４４】
電源レギュレータ２２０の内部回路が図２に示される。図２において、ＡＣジェネレータ２００で発生した交流が全波整流により直流に変換されて平滑され、一般負荷２６０に供給される。【００４５】
電源レギュレータ２２０の出力には、ＥＣＵ１００が直接駆動する燃料噴射装置２７１、点火用コンデンサ昇圧回路２７２および一般負荷２６０等が接続されている。【００４６】
点火用コンデンサ昇圧回路２７２にはコンデンサ等を介してイグニッションコイル２７３が接続されている。イグニッションコイル２７３は、点火プラグ（図示せず）用の印加電圧を発生する。【００４７】
ＥＣＵ１００には、回転速度検出のためにフライホイールマグネトに設けたパルス信号検出手段２１０からの信号が入力されており、これらの信号はマイコン１３０にて信号処理される。また、マイコン１３０には、エンジン制御のために、エンジンや車体各部に設けた各種センサ２７５、２７６の信号が入力される。【００４８】
電源レギュレータ２２０の出力には、その出力を一時的に蓄電する小容量の第１のコンデンサＣ０と、この第１のコンデンサＣ０より大きな容量の複数の第２のコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３が並列に接続される。【００４９】
第２のコンデンサは、群として合計の容量が第１のコンデンサＣ０の容量より大きければよく、第２のコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３の個々の容量が第１のコンデンサＣ０の容量より小さくても良い。【００５０】
前記第２のコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３には、それぞれ、ＭＯＳＦＥＴからなる開閉手段Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３が直列に接続される。【００５１】
マイコン１３０は、電源レギュレータ２２０の出力電圧（ＥＣＵの電源電圧）Ｖｐを入力端子Ｔｍに受け、出力電圧Ｖｐの大きさに応じて開閉信号（制御信号）Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を出力する。開閉信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、それぞれ、開閉手段Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３のゲート端子に供給され、各開閉手段を開閉制御する。【００５２】
エンジン始動において、クランキング開始後、５Ｖレギュレータ１２０の電源が先に立ち上がり、マイコン１３０のイニシャライズが開始される。イニシャライズが完了次第、点火・噴射等のエンジン制御が可能となる。【００５３】
エンジンの始動性を向上させるには、電源電圧をマイコンの５Ｖまで早期に立ち上げて、マイコンの起動をより早いタイミングとし、より早い時点から点火・噴射を実行することが肝要である。【００５４】
そこで、第１のコンデンサＣ０の容量を小さくすることで、始動時のＡＣジェネレータ２００の発生電力の充電で電圧を早期に立ち上げ、マイコン１３０の電源電圧を確保してイニシャライズ処理を早期に完遂可能としている。【００５５】
ところで、エンジンの保守・管理のために、エンジンの稼働記録を常時記録することが望ましいが、この記録に用いるＥＥＰＲＯＭには、書き込み回数の制限がある。実用的にはエンジンの停止が確定した時のみに終了処理として、ＥＥＰＲＯＭにエンジンの運転履歴や故障履歴情報が書き込まれる。【００５６】
しかし、実際はエンジン停止移行時を起点として処理が実行されるので、バッテリレスの内燃機関では、第１のコンデンサＣ０の容量が小さいと充電容量が小さいため、終了処理を完了前にマイコンが停止してしまう恐れがある。【００５７】
そこで、上記第１のコンデンサＣ０より大きな容量を有する第２のコンデンサＣ１〜Ｃ３に充電することにより、充電電力をマイコンの終了処理に使用できるようにしている。【００５８】
しかし、従来例では、第２のコンデンサＣ１〜Ｃ３の充電が内燃機関の回転速度に基づくため、充電時の効率低下や、充電の遅延などの問題点があり、それは前述の通りである。【００５９】
図３は、図１においてエンジン始動時の各部の電圧波形の一部分を示す説明図である。縦軸は電圧で、横軸は時間を示す。【００６０】
縦軸で、Ｖｔｈは５Ｖレギュレータ１２０がレギュレート動作を起こす電圧であり、マイコン１３０の動作電圧でもある。Ｖｒｅｇは電源レギュレータ２２０がレギュレート動作により調整されて出力する調整電圧（約１４．５Ｖ）である。【００６１】
ＶｏｎとＶｏｆｆは、それぞれ、第２のコンデンサＣ１〜Ｃ３の充電開始電圧と充電停止電圧である。充電開始電圧Ｖｏｎは調整電圧Ｖｒｅｇ以下に設定され、充電停止電圧Ｖｏｆｆは、充電開始電圧Ｖｏｎと電圧Ｖｔｈの間に設定される。【００６２】
Ｖｓｗは調整電圧Ｖｒｅｇと充電開始電圧Ｖｏｎの間に設定され、第２のコンデンサＣ１〜Ｃ３の充電対象を切換える切換電圧であり、約１３．５Ｖに設定されている。【００６３】
図３で、曲線４００の電圧波形は、ＡＣジェネレータ２００で発生した電圧を電源レギュレータ２２０内部で全波整流後の脈動状態の電圧波形であり、図１の矢印Ｄで示した位置（電源レギュレータ２２０内部）の電圧波形である。ＡＣジェネレータ２００の極数は４極であるため、ＡＣジェネレータの１回転で、曲線４００で示される４パルス分が発生する。【００６４】
曲線４０１は、曲線４００で示す脈動状態の電圧が第１のコンデンサＣ０で平滑された電圧波形で、図１の矢印Ｖｐで示す位置の電圧を示す。【００６５】
Ｆ１は開閉手段Ｆ１のＯＮとＯＦＦの状態を示す。曲線４０２の電圧波形は、開閉手段Ｆ１がＯＮで閉じられることにより充電された第２のコンデンサＣ１の電圧波形を示している。【００６６】
図４は、図３の時間軸の延長部分の説明図である。図４で曲線４０２は、図３から続く第２のコンデンサＣ１の電圧波形であり、図３から連続して上昇している。Ｔｓは、出力電圧ＶＰが切換電圧Ｖｓｗに到達した切換タイミング、Ｆ１は開閉手段Ｆ１のＯＮが継続している状態、Ｆ２は開閉手段Ｆ２のＯＮとＯＦＦの状態を示す。【００６７】
曲線４０３は、開閉手段Ｆ２のＯＮとＯＦＦによる第２のコンデンサＣ２の充電により、その電圧が次第に上昇する波形を示している。【００６８】
図５は、図３の電源レギュレータの出力電圧と、第２のコンデンサの電圧波形の一部を示す説明図であり、図を分かり易くするために、図３から曲線４００で示す電圧波形を除いて示している。【００６９】
図６は、図５の時間軸の残りの一部分を示す説明図であり、図５から曲線４００を除いて示している。【００７０】
図７は、図１に示すエンジン制御装置１００の第２のコンデンサＣ１〜Ｃ３の充電制御フロー図あり、図８は、図７での各コンデンサの充電ステップ内の詳細な充電制御フローを示している。両フローは常に同時に動作している。【００７１】
以下、本発明の特徴である、第２のコンデンサＣ１〜Ｃ３の充電動作について、図３〜図８を用いて説明する。【００７２】
図７において制御が開始されると、先ずステップＳ０１で、第２のコンデンサＣ１の充電完了フラグが「０」（充電が完了していない）か否かが判定される。判定結果がＹｅｓ（第２のコンデンサＣ１の充電が完了していない）であれば、ステップＳ０４で第２のコンデンサＣ１の充電を実施する。この充電動作は図８を用いて後述する。【００７３】
上記ステップＳ０１の判定結果がＮｏ（充電が完了している）の場合は、ステップＳ０２へ移り、第２のコンデンサＣ２の充電完了フラグが「０」か否かが判定される。【００７４】
上記ステップＳ０２の判定でＹｅｓ（第２のコンデンサＣ２の充電が完了していない）であれば、ステップＳ０４で第２のコンデンサＣ２の充電を実施する。この充電動作は図８を用いて後述する。【００７５】
上記ステップＳ０２の判定がＮｏ（充電が完了してる）であれば、ステップＳ０３へ移り、第２のコンデンサＣ３の充電完了フラグが「０」か否かが判定される。【００７６】
上記ステップＳ０３の判定でＹｅｓ（第２のコンデンサＣ３の充電が完了していない）であれば、ステップＳ０６で第２のコンデンサＣ３の充電を実施する。この充電動作は図８を用いて後述する。【００７７】
上記ステップＳ０３の判定でＮｏ（充電が完了している）であれれば終了して、制御開始の状態に戻る。【００７８】
上記で説明した、ステップＳ０４、Ｓ０５、Ｓ０６内における各コンデンサの充電制御フローは、共通に図８の制御フローに示される。図８でＣＸは、Ｃ１〜Ｃ３を代表して示す。【００７９】
先ず、第２のコンデンサＣ１の充電について説明する。第２のコンデンサＣ１の充電制御が開始されると、ステップＳ０１１において、電源レギュレータ２２０の出力電圧Ｖｐと充電停止電圧Ｖｏｆｆとが比較される。【００８０】
比較の結果、Ｖｐ＜Ｖｏｆｆのとき、ステップＳ１２に移って第２のコンデンサＣ１の充電完了フラグが「１」（Ｃ１の充電が完了している）か否かが判定される。【００８１】
ステップＳ１２の判定がＹｅｓ（Ｃ１の充電が完了している）であれば何もせず終了してＣＸの充電制御開始に戻る。ステップＳ１２の判定がＮｏ（Ｃ１の充電が完了していない）であれば、ステップＳ１５で開閉手段Ｆ１がＯＦＦ状態に維持され、第２のコンデンサＣ１は充電されない。【００８２】
上記各ステップでの動作を図３と図５で説明する。エンジンがキックスタートにより回転を始めると、曲線４０１で示すように出力電圧ＶＰは、上記ステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１５では、充電停止電圧Ｖｏｆｆより低い電圧に位置している。【００８３】
上記ステップＳ１１の判定でＮｏ（Ｖｏｆｆ≦Ｖｐ）のとき、ステップＳ１３に移り、Ｖｏｆｆ≦Ｖｐで、かつＶｐ＜Ｖｏｎである否かが判定される。【００８４】
上記ステップＳ１３の判定でＹｅｓのとき、何もせず終了してＣＸの充電制御開始に戻る。この状態は、図３、図５の曲線４０１で示すように出力電圧ＶＰは、充電停止電圧Ｖｏｆｆと充電開始電圧Ｖｏｎの間に位置している。【００８５】
上記ステップＳ１３の判定で、Ｎｏとなると、ステップＳ１４に移ってＶｏｎ≦Ｖｐで、かつＶｐ＜Ｖｓｗであるか否かが判定される。ステップＳ１４の判定でＹｅｓとなると、ステップＳ１６で開閉手段Ｆ１をＯＮ状態とし、開閉手段Ｆ１を介して第２のコンデンサＣ１が充電される。【００８６】
これを図３、図５で示すと、曲線４０１で示す出力電圧ＶＰが充電開始電圧Ｖｏｎに達して、開閉手段Ｆ１がＯＮの状態にある。第２のコンデンサＣ１が充電されるとその充電電流によって、曲線４００で示す全波整流の脈動の立下り（図３）のタイミングで出力電圧ＶＰが大きく低下し、充電停止電圧Ｖｏｆｆまで低下する。【００８７】
出力電圧ＶＰがＶｏｆｆまで低下すると、図８のステップＳ１１、Ｓ１２を経由してＳ１５で開閉手段Ｆ１がＯｆｆに制御され、第２のコンデンサＣ１の充電が停止される。このＯｆｆの制御により開閉手段Ｆ１が遮断され、充電された第２のコンデンサＣ１の放電が防止され、電圧低下を防ぐ。【００８８】
出力電圧Ｖｐは、第２のコンデンサＣ１の充電が停止されると充電電流が無くなるので、図３の曲線４００で示す全波整流の脈動の立ち上りのタイミングで再び上昇する。【００８９】
出力電圧Ｖｐが上昇してＶｏｎまで立ち上がると、第２のコンデンサＣ１が再度充電され、これらの充電と停止が繰り返し行われる。この充電の繰り返しによって、第２のコンデンサＣ１の電圧は、図３、図５に曲線４０２で示すように次第に上昇する。【００９０】
第２のコンデンサＣ１の電圧は、繰り返しの充電により上昇を続け、曲線４０２で示すように次第に出力電圧ＶＰに接近し、充電完了となる切換電圧Ｖｓｗ直前で、出力電圧ＶＰとほぼ同一となる。【００９１】
この状態では、第２のコンデンサＣ１の充電が完了しているので、図８のステップＳ１４の判定でＮｏとなり、ステップＳ１７で充電完了フラグを「１」にセットする。【００９２】
そして、出力電圧ＶＰが切換電圧Ｖｓｗに到達した切換タイミングＴｓで、開閉手段Ｆ２がＯｎに制御され、図４、図６に示すように、次の第２のコンデンサＣ２の充電を開始する。【００９３】
動作フローで示すと、ステップＳ１７で充電完了フラグが「１」にセットされると、図７のステップＳ０１の判定結果がＮｏとなってステップＳ０２に移り、次いでステップＳ０５で第２のコンデンサＣ２の充電がなされる。【００９４】
なお、開閉手段Ｆ１は、切換タイミングＴｓ以降もＯＮ状態が維持され、第２のコンデンサＣ１の電圧はＶｐと同一電圧に維持されるので、充電済の第２のコンデンサＣ１の電圧低下が防止される。【００９５】
図４、図６に示すように、切換タイミングＴｓで開閉手段Ｆ２がＯＮとなって、第２のコンデンサＣ２の充電が開始すると、その充電電流と曲線４００で示す全波整流の脈動の立下りとによって、出力電圧ＶＰが低下し、充電停止電圧Ｖｏｆｆまで低下する。【００９６】
このように、第２のコンデンサＣ２の充電により出力電圧Ｖｐが変化すると、開閉手段Ｆ２は、ＶｏｎとＶｏｆｆでＯＮとＯＦＦを繰り返し、第２のコンデンサＣ２が断続的に充電される。これに伴って、第２のコンデンサＣ２の電圧は、曲線４０３で示すように次第に上昇する。【００９７】
第２のコンデンサＣ２の断続的充電によって、曲線４０３は、曲線４０２と同様に上昇する。【００９８】
第２のコンデンサＣ２の電圧がＶｓｗに達すると、図８のステップＳ１４の判定でＮｏとなる。この状態では第２のコンデンサＣ２の充電が完了しているので、ステップＳ１７で充電完了フラグを「１」にセットする。【００９９】
これ以降は図４、図６に図示されてないが、第２のコンデンサＣ２の電圧が出力電圧ＶＰとほぼ同一となって、切換電圧Ｖｓｗに達しているので、次の第２のコンデンサＣ３の充電が開始される。【０１００】
動作フローで示すと、ステップＳ１７で第２のコンデンサＣ２の充電完了フラグが「１」にセットされると、図７のステップＳ０２の判定結果がＮｏとなってステップＳ０３に移り、次いでステップＳ０６で第２のコンデンサＣ３の充電がなされる。【０１０１】
出力電圧ＶＰの曲線４０１は、第２のコンデンサＣ１の断続的充電時は、図５に示すように鋭い形の鋸歯状に上下しているが、第２のコンデンサＣ２の断続的充電時は、図６に示すように緩やかな形で上下している。これは、第２のコンデンサＣ２の充電時に、充電済の第２のコンデンサＣ１が平滑機能を果たすためでる。【０１０２】
上記のようにして、第２のコンデンサＣ１〜Ｃ３が順次充電されて充電が完了した後は、開閉手段Ｆ１〜Ｆ３はＯＮ状態に維持される。第２のコンデンサＣ１〜Ｃ３の電圧は出力電圧ＶＰと同一に維持され、充電済のコンデンサの電圧低下を防止できる。【０１０３】
充電済の第２のコンデンサＣ１〜Ｃ３は十分な電力量を有し、かつ開閉手段Ｆ１〜Ｆ３がＯＮ状態に維持されているので、その後突然エンジンが異常停止しても、第２のコンデンサＣ１〜Ｃ３から開閉手段Ｆ１〜Ｆ３を介して、５Ｖレギュレータ１２０に十分な電力を供給できるので、マイコン１３０による終了処理を確実に行うことができる。【０１０４】
第２のコンデンサＣ１〜Ｃ３の充電に要する時間について説明する。図３の曲線４００のパルスにおいて、ペダルをキックして回転が開始されると、ＡＣジェネレータ２００の速度は回転惰性により初回の回転より、その後に続く回転の速度が高くなる。【０１０５】
したがって、ＡＣジェネレータ２００の１回転目で発生する最初の４パルスを０．５秒とすると、２回転目の４パルスが０．３秒、３回転目の４パルスが０．１秒と次第に時間が短くなり、第２のコンデンサ全て（Ｃ１〜Ｃ３）の充電終了までは、数秒から数十秒となる。【０１０６】
その後、曲線４０１で示す出力電圧ＶＰはエンジンの回転速度の上昇と共に上昇し、調整電圧Ｖｒｅｇに達する。出力電圧ＶＰが調整電圧Ｖｒｅｇに到達すると、電源レギュレータ２２０がレギュレート動作を始め、その出力電圧ＶＰはＶｒｅｇに維持される。【０１０７】
このように、第２のコンデンサＣ１〜Ｃ３の充電は、出力電圧ＶＰが調整電圧Ｖｒｅｇに達する前に完了するので、充電中は電源レギュレータ２２０がレギュレート動作に至らない。【０１０８】
従って、第２のコンデンサの充電中は電源レギュレータ２２０がレギュレート動作による熱発生による効率低下や、第２のコンデンサの充電が遅れるなどの不具合がなくなる。【０１０９】
図９、図１０に、エンジンの始動時における、電源レギュレータ２２０から出力されるエンジン制御装置ＥＣＵ１００の電源出力電圧ＶＰと、５Ｖレギュレータ１２０から出力されるマイコン１３０の電源電圧の時間変化を示す。【０１１０】
図９は、本実施例によるものであり、図１０は比較例に係る時間変化である。時間ｔ０でペダルをキックしてキッキングが開始されると、一点鎖線の曲線４０１で示したエンジン制御装置ＥＣＵ１００の電源出力電圧ＶＰが上昇し始め、最終的には約１４Ｖ程度まで上昇する。【０１１１】
電圧の上昇過程で、シリンダが往復したＡＣジェネレータ２００の１回転時間ｔ１前後で、出力電圧ＶＰが電圧Ｖｔｈを過ぎると、５Ｖレギュレータ１２０の出力が上昇を始める。【０１１２】
５Ｖレギュレータ１２０は、ＡＣジェネレータ２００の２回転目の時間ｔ２への途中の時間ｔｉｓで出力電圧がＶｔｈを超え、以降安定化された電圧（Ｖｔｈ以上）を出力する。【０１１３】
マイコン１３０は、時間ｔｉｓにイニシャル処理を開始し、ＡＣジェネレータ２００の２回転目（時間ｔ２）よりも前の時間ｔｉｅで、イニシャル処理を終える。【０１１４】
したがって、マイコンのエンジン制御によりエンジンの点火動作(初爆)を、ＡＣジェネレータ２００の２回転目の時間ｔ２近辺まで早めることができる。【０１１５】
出力電圧ＶＰが上昇を続け、ＡＣジェネレータ２００の２回転目の時間ｔ２以降（図３で曲線４００のパルス８個以降）に充電開始電圧Ｖｏｎに達すると、マイコン１３０から制御信号Ｓ０１が出力される。【０１１６】
開閉手段Ｆ１は、制御信号Ｓ０１によって閉じられて導通し、第２のコンデンサＣ１の充電がなされる。以降、前述した第２のコンデンサＣ１の充電制御と同様に、第２のコンデンサＣ２、Ｃ３が順次、充電される。【０１１７】
これらの第２のコンデンサの充電は、出力電圧ＶＰが調整電圧Ｖｒｅｇに達する前に完了するので、充電中は電源レギュレータ２２０がレギュレート動作に至らない。【０１１８】
従って、第２のコンデンサの充電中は熱発生による効率低下や、第２のコンデンサの充電が遅れるなどの不具合がなくなる。また、調整電圧Ｖｒｅｇ以下の早いタイミングで低い電圧で充電できるので、敏速に効率よく運転することができる。【０１１９】
これに対し、第１のコンデンサＣ０に大容量のコンデンサを用いた比較例では、第１のコンデンサの充電に時間を要するため、曲線４１１の出力電圧ＶＰの上昇が遅く、５Ｖレギュレータの出力（曲線４１２）も、第１、２回目の回転ｔ１、ｔ２までにマイコン１３０の動作電圧Ｖｔｈに達しない。【０１２０】
そして、ＡＣジェネレータ２００の２回転目の時間ｔ２から３回転目のｔ３の間で、前記５Ｖレギュレータの出力がようやく電圧Ｖｔｈに達し、イニシャライズ処理を開始できる。【０１２１】
さらにイニシャライズ処理のための処理時間Ｐｉｎを要するため、マイコン１３０のイニシャライズ処理の終了時間は、ＡＣジェネレータ２００の３回転目の時間ｔ３よりも後になる。【０１２２】
一方、出力電圧ＶＰはその後も上昇を続けるが立ち上がりが遅いため、充電開始電圧Ｖｏｎに到達まで長い時間を要し、第２のコンデンサの充電タイミングが遅れる事態が生じる。【０１２３】
充電タイミングが遅くなると、第２のコンデンサの充電量が十分でない場合があり、その後突然起こり得るエンジンの異常停止時のマイコン１３０による終了処理が完了しない恐れがある。【０１２４】
これに対して、本願発明では、エンジンに付設したＡＣジェネレータで発生する電力を、レギュレータを介して常時接続の容量の小さい第１のコンデンサに充電するともに、始動時には切り離されており、レギュレータの調整電圧以下の所定以上で充電開始され、エンジン制御装置のリセット時まで接続状態が保持される第２のコンデンサに充電するので、エンジン始動時の発生電力に基づいて、第２のコンデンサを高効率に充電することができる。
【符号の説明】
【０１２５】
１００：エンジン制御装置(ＥＣＵ)、  １２０：５Ｖレギュレータ、
１３０：マイコン、  ２００：ＡＣジェネレータ、  
２１０：パルス信号検出手段、  ２２０：電源レギュレータ、
２２１、２２２：素子、  ２３０：マイコン、  ２６０：一般負荷、
２７１：燃料噴射装置、  ２７１：インジェクタ、
２７２：点火用コンデンサ昇圧回路、  ２７３：イグニッションコイル、
２７５、２７６：各種センサ、  ４００：全波整流後の電圧波形、曲線、
４０１：平滑された電圧波形、曲線、
４０２、４０３：第２のコンデンサの電圧波形、曲線、
Ｃ０：第１のコンデンサ、  Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３：第２のコンデンサ、
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３：開閉手段、  Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３：開閉信号、制御信号、
Ｔｍ：入力端子、  Ｔｓ：切換タイミング、  
Ｖｐ：電源レギュレータの出力電圧、出力電圧、矢印、
Ｖｔｈ：マイコンの動作電圧、  Ｖｏｆｆ：充電停止電圧、
Ｖｏｎ：充電開始電圧、  Ｖｓｗ：切換電圧、  Ｖｒｅｇ：調整電圧
【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】
2018207344.tif 000009
【図８】
2018207344.tif 000010
【図９】
2018207344.tif 000011
【図１０】
2018207344.tif 000012
【図１１】
2018207344.tif 000013
【図１２】
2018207344.tif 000014
【国際調査報告】
2018207344.tif 000015
2018207344.tif 000016
2018207344.tif 000017
2018207344.tif 000018