发动机发电机的制作方法

本发明涉及发动机发电机。

背景技术：

具有内燃发动机的便携式发电机用于通过在建筑现场、户外休闲、摊位向电气设备供给电力。根据专利文献1，提出了在负载启动时以与负载的大小相应的转速来驱动发动机。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-106447号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

然而，为了向搭载于rv(休闲车辆)的空调供给电力，有时也利用便携型发电机。这样的空调具有马达(感应电动机)和压缩机，但在空调启动时马达需要超过额定值的启动电力。因此，即使用户准备与马达的额定值相当的发电容量的发电机，也无法启动空调。在专利文献1那样的方法中，发动机的转速无法立即上升至与空调的启动电力对应的转速，因此结果为发动机失速。因此，用户不得不重新购买相对更大的发电容量的发电机，从而可用性欠缺。因此，本发明的目的在于，提供一种即使在启动时对于需要比较大的电力的负载也能够不失速地供给电力的发动机发电机。

用于解决问题的手段

根据本发明，例如提供一种发动机发电机，其具有：

发动机；

节气门，其调整向所述发动机供给的空气的流入量；

喷射装置，其向所述发动机喷射燃料；

点火装置，其在所述发动机中对所述燃料和所述空气的混合气体进行点火；

发电机，其由所述发动机驱动而发电；

供给部，其将由所述发电机生成的电力供给至外部负载；

接受部，其接受对从所述供给部向所述外部负载供给电力这一情况进行表示的预告；以及

控制部，当所述接受部接受所述预告时，所述控制部对所述空气的流入量、由所述燃料的喷射量引起的空燃比、及所述点火装置的点火正时的提前角进行控制，以使能够由所述发电机供给的电力暂时增强。

发明效果

根据本发明，提供一种即使在启动时对于需要比较大的电力的负载也能够不失速地供给电力的发动机发电机。

附图说明

本发明的其他特征以及优点，通过以附图为参照的以下说明而得以明确。此外，在附图中，对于相同或者同样的结构，标注相同的附图标记。

附图包含在说明书中并构成其一部分，表示本发明的实施方式并与其记述一起用于说明本发明的原理。

图1是表示发动机系统的概要图。

图2是表示控制部和电源电路的框图。

图3是说明锻炼(workout)运转的流程图。

图4是表示转速与轴输出的关系的图。

图5是a/f比与轴输出的关系的图。

图6是表示转速与输出扭矩的关系的图。

具体实施方式

·实施例1

＜发动机系统＞

图1是表示发动机系统100的概要图。发动机系统100也可以称作电子燃料喷射控制系统。内燃发动机1是四冲程式的发动机。在曲轴箱2中容纳有曲轴19。通过曲轴19旋转从而使连结于连杆3的活塞4在汽缸内进行上下运动。在曲轴19上连结有用于启动内燃发动机1的反冲启动器(recoilstarter)5。反冲操作者通过抓握并拉动反冲启动器5的把手而使曲轴19旋转。在曲轴19上连结有发电机6，通过曲轴19旋转从而发电机6的转子旋转并发电。通过曲轴角传感器7来检测曲轴19的曲轴角。曲轴角传感器7例如可以是对设置于连结在曲轴19的飞轮上的磁体的磁力进行检测的霍尔元件等。曲轴角传感器7的检测结果可以用于运算发动机转速。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电路、转换直流电压的电平的电路等。电源电路8将由发电机6生成的电力供给至控制部9。此外，若由反冲启动器5致使曲轴19旋转，则发电机6产生控制部9进行动作所需的充足的电力。控制部9是发动机控制单元(ecu)，其对从电源电路8供给至点火装置11、燃料泵14、喷射器15以及节气门马达16等的电力进行控制。点火装置11供给用于使火花塞12进行火花放电的点火电力。燃料箱13是容纳燃料的容器。燃料泵14是将容纳于燃料箱13的燃料供给至喷射器15的泵。在图1中燃料泵14设置于燃料箱内。节气门马达16是用于控制经由吸气路径50流入汽缸的空气的流入量的马达。吸气阀17是通过将曲轴19的旋转运动转换为上下运动的凸轮等进行开闭的阀。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上关闭。排气阀18是通过将曲轴19的旋转运动转换为上下运动的凸轮等进行开闭的阀。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上关闭。为了顺畅地进行从排气到吸气的转换，还可以设置吸气阀17和排气阀18同时打开的期间(重叠，overlap)。o2传感器42是检测从汽缸向排气路径51排出的废气中的氧浓度的传感器。温度传感器43是检测内燃发动机1的温度的传感器。

＜控制部和电源电路＞

图2表示控制部9的功能和电源电路8的功能。控制部9的功能可以通过asic、fpga等硬件来实现，也可以通过cpu执行存储器中存储的控制程序来实现。asic是特定用途集成电路的简称。fpga是现场可编程门阵列的简称。cpu是中央运算处理装置的简称。

设定部20是设定内燃发动机1的控制参数的单元。设定部20通过节气门控制部23控制节气门马达16，调整空气的流入量。由此，控制发动机转速。设定部20通过点火控制部24控制点火装置11。点火控制部24基于曲轴角传感器7的检测结果来调整点火正时的提前角。设定部20可以根据由温度传感器43检测出的内燃发动机1的温度、发电机6的负载、锻炼开关25的接通/断开等来决定目标空燃比。设定部20可以将o2传感器42的检测结果转换为空燃比，并通过泵控制部27驱动燃料泵14以使该空燃比成为目标空燃比，来调整燃料的供给量。设定部20可以基于曲轴角传感器7的检测结果来判别发动机行程，并按照发动机行程通过喷射器控制部26控制喷射器15的喷射时机。锻炼开关25是用于在外部负载与ac输出口33连接之前，对连接外部负载(开始较大的电力的供给)这一情况进行预告的开关。设定部20在从锻炼开关25接受到预告时，使内燃发动机1的转速预先上升至锻炼转速，以使得即使连接有外部负载内燃发动机1也不会失速。锻炼转速高于通常运转时的上限值。由此，发电机6能够暂时地增强输出。设定部20按照从锻炼开关25输入的锻炼指示、或者通过通信电路21而从遥控器或智能手机等接收的锻炼指示，使内燃发动机1转变为锻炼状态。锻炼状态是指内燃发动机1以锻炼转速进行动作的状态。计时器28是用于监视持续时间以使得锻炼状态的持续时间不超过限制时间的计时器。由此，保护内燃发动机1。判定部29判定内燃发动机1是否能够转变为锻炼状态。输出部37在内燃发动机1无法转变为锻炼状态时输出警告。这是因为，若在内燃发动机1无法转变为锻炼状态时连接有空调等，则内燃发动机1会失速。此外，可以由输出部37输出对内燃发动机1能够转变为锻炼状态这一情况(即，变得能够连接空调等)进行表示的通知。由此，用户能够放心地将空调等外部负载连接至ac输出口33。

在电源电路8中，逆变器30是将由发电机6生成的交流转换为规定频率的交流的转换电路。整流电路31是对由发电机6生成的交流生成的交流进行整流的电路。平滑电路32是将由整流电路31生成的脉动电流平滑化从而生成直流的电路。由此，例如生成12v的直流电压。控制部9可以根据发电机6、内燃发动机1的负载对向燃料泵14供给的电力进行pwm控制。dc/dc转换器35是对直流电压的电平进行转换的电路。例如，dc/dc转换器35将12v的直流电压转换为5v、3.3v的直流电压。dc/dc转换器35从dc输出口34向外部负载供给直流电压。

逆变器30通过ac输出口33向外部负载供给交流电压。特别是，可以在逆变器30与ac输出口33之间设置由设定部20切换接通/断开的开关36(可选)。开关36可以是半导体开关、继电器电路等。设定部20可以当接受了锻炼指示时，使开关36断开直至能够转变为锻炼状态为止，当能够转变为锻炼状态时，将开关36切换为接通。由此，可以抑制内燃发动机1的失速。

输出监视部52监视发电机6的输出。例如，在ac输出口33具有多个插座的情况下，能够对多个外部负载供给电力。因此，在想要将空调连接于插座时，可以考虑其他的外部负载已经与其他插座连接。因此，若空调的启动电力与向其他外部负载供给的电力的合计值超过锻炼电力，则发电机6无法向空调供给启动电力。因此，判定部29可以基于输出监视部52的监视结果来判定是否能够转变为锻炼状态(是否能够向空调供给启动电力)。在此，设想锻炼状态下的发电机6的发电能力与空调的启动电力大致一致。

<流程图>

图3是说明锻炼运转的流程图。

在s301中，设定部20判定是否已接受锻炼指示。当通过锻炼开关25、通信电路21而接受锻炼指示时，设定部20进入s302。锻炼指示例如可以是将锻炼开关25从断开切换为接通的指示。

在s302中，判定部29获取内燃发动机1的状态和发电机6的状态。例如，判定部29可以从温度传感器43获取发动机温度。判定部29可以从输出监视部52获取表示发电机6的当前输出的信息。判定部29可以通过节气门控制部23获取节气门马达16的开度(节气门开度或节气门富余度)。

在s303中，判定部29可以基于内燃发动机1的状态和发电机6的状态来判定内燃发动机1是否能够锻炼。能够锻炼的条件(锻炼条件)例如如下所述。

·发动机温度为温度阈值以下

·发电机6的当前输出为输出阈值以下

·节气门富余度为阈值以上

若满足锻炼条件，则判定部29进入s304。若未满足锻炼条件，则判定部29进入s310。在s310中，判定部29向输出部37输出对不能锻炼这一情况进行表示的警告。例如，输出部37可以点亮表示不能锻炼的红色led。或者，输出部37可以具有显示表示不能锻炼这一情况的消息的显示装置。另外，输出部37可以通过通信电路21向遥控器或智能手机发送警告。

在s304中，判定部29或设定部20重置计时器28以开始计量。计时器28计量锻炼的持续时间。

在s305中，设定部20从存储器22读出锻炼运转用的控制参数，并设定至节气门控制部23、点火控制部24、泵控制部27等。控制参数例如包括目标转速、空燃比、点火正时的提前角等。

图4表示转速、轴输出以及输出扭矩的关系。内燃发动机1的轴输出是扭矩与转速的积。例如，若扭矩相对于转速恒定，则轴输出与转速成比例地增加。即，发电机6的输出也与转速成比例地增加。若想要对外部负载急剧地供给电力，则内燃发动机1的转速降低。例如，若空调连接于发电机6，则以怠速转速进行动作的内燃发动机1失速。因此，在将空调连接于发电机6之前，控制部9使内燃发动机1的转速上升至锻炼转速。若连接空调，则内燃发动机1的转速比锻炼转速降低，但能够避免失速。这样，控制部9可以在内燃发动机1的转速达到锻炼转速时，开始向外部负载供给电力。

图5表示空燃比(a/f比)与轴输出的关系。通常已知在a/f比为12.0～12.5时，汽油发动机的轴输出最大。另一方面，通过使汽油中所含的烃与空气中所含的氧反应，生成h2o和co2。在此，已知空气和氧都不过剩的a/f比(理论空燃比)为14.7。在重点放在废气排放的情况下，通常将a/f比设定为14.7(理论空燃比控制)。另外，在重点放在燃料消耗的抑制的情况下，a/f比增大到18左右(稀薄燃烧控制)。在该情况下，轴输出相当低，因此发电机6的负载驱动能力也降低。但是，为了用发电机6驱动轻负载，在该状态下也是充分的。当输入锻炼指示时，控制部9放弃理论空燃比控制或稀薄燃烧控制，将a/f比设为12.0以上且12.5以下的任意的值。如图5所示，可期待在a/f比为12.0以上且12.5以下的范围内，轴输出成为最大。

图6表示转速与输出扭矩的关系。能够期待最大的输出扭矩的点火正时被称为mbt(minimum-advancedforbesttorque)。然而，为了使内燃发动机1的旋转的稳定优先，几乎不将点火正时设定为mbt。因此，当输入锻炼指示时，设定部20将点火正时设定为mbt。由此，输出期待值成为最大。

在s306中，判定部29获取内燃发动机1的状态、发电机6的状态、以及计时器28的计量值(计时器值)。

在s307中，判定部29判定内燃发动机1是否能够继续进行锻炼。能够继续锻炼的条件(继续条件)例如如下所述。

·发动机温度为温度阈值以下

·发电机6的当前输出为最大输出值以下

·节气门富余度为阈值以上

·由计时器28计量出的锻炼持续时间为限制时间以下

判定部29在判定为内燃发动机1能够继续锻炼时，返回s306。另一方面，判定部29在判定为内燃发动机1不能够继续锻炼运转时，进入s308。

在s308中，设定部20从存储器22读出通常运转用的控制参数，并设定至节气门控制部23、点火控制部24、泵控制部27等。控制参数例如包括目标转速、空燃比、点火正时的提前角等。

<总结>

根据本发明，发动机系统100是发动机发电机的一个例子。节气门马达16是对向内燃发动机1供给的空气的流入量进行调整的节气门的一个例子。燃料泵14以及喷射器15是向内燃发动机1喷射或供给燃料的喷射装置的一个例子。点火装置11是在内燃发动机1中对燃料与空气的混合气体进行点火的点火装置的一个例子。发电机6是由内燃发动机1驱动而发电的发电机的一个例子。ac输出口33是将由发电机6生成的电力向外部负载(rv空调等)供给的供给部的一个例子。锻炼开关25、通信电路21等是接受对从供给部对外部负载供给电力这一情况进行表示的预告的接受部的一个例子。这样，预告对大的电力的供给开始进行提示。在接受部接受预告时，控制部9对空气的流入量、由燃料的喷射量引起的空燃比、以及点火装置的点火正时的提前角进行控制，以使得能够由发电机6供给的电力暂时增强。由此，能够提供一种在启动时对需要比较大的电力的负载供给电力且也难以发生失速的发动机发电机。

如图2所示，计时器28是当接受预告时开始计时的计时器的一个例子。当接受预告时，控制部9使空气的流入量增加，使由燃料的喷射量引起的空燃比有富余，并且使点火装置的点火正时的提前角增加，以增强能够由发电机6供给的电力。当由计时器28计时的时间为规定时间以上时，控制部9将空气的流入量、由燃料的喷射量引起的空燃比、以及点火装置的点火正时的提前角恢复为原来的值(例子：通常运转用的参数)。使用空调等感应电动机的外部负载在启动时需要较大的电力。但是，需要大电力的时间并不是那么长。因此，通过限制使内燃发动机1以锻炼转速运转的时间，能够减少燃料消耗。另外，也减轻了内燃发动机1的机械性负担。

判定部29是当接受预告时对发电机6的输出是否超过规定阈值进行判定的输出判定机构的一个例子。若发电机6的输出超过规定阈值，则控制部9禁止电力的一次性增强。另一方面，若发电机6的输出未超过规定阈值，则控制部9允许电力的一次性增强。由此，抑制内燃发动机1的失速。可以考虑在连接空调等外部负载之前，发电机6已经向其他的外部不可供给电力。在这样的情况下，有可能无法充分地对空调等外部负载供给启动电力。因此，通过根据发电机6的当前输出来禁止或允许电力的一次性增强，抑制内燃发动机1的失速。

温度传感器43是检测内燃发动机1的温度的温度传感器的一个例子。判定部29是当接受预告时对内燃发动机1的温度是否为能够允许电力的一次性增强的温度进行判定的温度判定机构的一个例子。若内燃发动机1的温度不是能够允许电力的一次性增强的温度，则控制部9禁止电力的一次性增强。另外，若内燃发动机1的温度是能够允许电力的一次性增强的温度，则控制部9允许电力的一次性增强。由此，抑制内燃发动机1的失速。

判定部29是对节气门的打开的富余度是否为规定阈值以上进行判定的节气门判定机构的一个例子。若节气门的打开的富余度不在规定阈值以上，则控制部9禁止电力的一次性增强，若节气门的打开的富余度为规定阈值以上，则允许电力的一次性增强。由此，能够确保节气门的控制性，并且抑制内燃发动机1的失速。

输出部37是在应禁止电力的一次性增强时输出对在供给部连接有过大的外部负载这一情况进行警告的通知的输出机构的一个例子。由此，避免用户欲连接过大的外部负载。

锻炼开关25是对请求电力的一次性增强的状态和解除了电力的一次性增强的状态进行切换的开关的一个例子。通信电路21是接收对请求电力的一次性增强的状态和解除了电力的一次性增强的状态进行切换的指示的通信机构的一个例子。

为了暂时增强能够由发电机6供给的电力，控制部9可以将空燃比设定为12.0以上且12.5以下。这是因为，如图5所示，期待在12.0以上且12.5以下的空燃比下轴输出成为最大。

为了暂时增强能够由发电机6供给的电力，控制部9可以将点火装置11的点火正时设定为mbt(minimum-advancedforbesttorque)。这是因为，在mbt下，可期待输出扭矩达到最大。

本发明不限于上述实施方式，并能够不脱离本发明的精神以及范围地进行各种各样的变更以及变形。因此，为公开本发明的范围而附上以下权利要求。