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技術 エンジンの始動用電力供給装置

出願人 株式会社ニッキ
発明者 太智健一山村博久
出願日 2006年10月18日 (14年2ヶ月経過) 出願番号 2006-283506
公開日 2008年5月1日 (12年8ヶ月経過) 公開番号 2008-101505
状態 拒絶査定
技術分野 動力操作始動装置 内燃機関の始動装置 燃料電池(本体)
主要キーワード 電力供給配線 エンジン始動用スタータ 搭載機 燃料供給管路 エンジン搭載 電力使用量 電力供給源 和電圧
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この項目の情報は公開日時点(2008年5月1日)のものです。
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課題

エンジンシステムについて、バッテリーなしでもエンジン始動できるものとし、その小形化・軽量化を可能なものとする。

解決手段

電子制御ユニット10で制御されるインジェクタ6を有し、エンジン2駆動中は必要とする電力オルタネータで供給するバッテリーレス式のエンジンシステムに搭載される始動用電力供給装置3であって、燃料電池30と、これに並列に接続された電気二重層コンデンサ33とを備え、燃料電池30が所定のタイミングで発電して電気二重層コンデンサ33に蓄電するものとして、電気二重層コンデンサ33でエンジン2の始動時に必要とする電力を供給する。

概要

背景

車両等のエンジン搭載機におけるエンジンシステムでは、エンジン駆動中はエンジン付設したオルタネータから電力が供給されることもあって、バッテリー電力供給負担は比較的高いものではないが、エンジン始動時にスタータ燃料噴射制御装置等が使用する電力は搭載したバッテリーだけで供給するのが通常である。そのため、エンジン始動時の比較的大きな電力使用量に対応可能とするのに高容量で比較的大型のバッテリーを搭載することが必要となり、これがエンジンシステムの大型化・重量増加を招き、ひいては搭載機の大型化・重量増加に繋がって、加速性能燃費の悪化等の不都合を招いていた。

これに対し、特開平5−321798号公報には、エンジン始動用スタータに電力を供給するバッテリーに、通常のコンデンサよりも容量の大きな電気二重層コンデンサ電気二重層キャパシタ)を直列に接続して、和電圧始動用電力として供給するものとしたエンジン始動装置が提案されている。

このようにバッテリーとは別の蓄電手段を搭載することにより、バッテリーの容量が小さくてもスムースなエンジン始動が可能となるため、バッテリーの小型化・軽量化をはかることができる。しかし、この装置においては、エンジン停止中における電気二重層コンデンサへの電力供給源として、乾電池などの他の電力供給手段が必要となるため、新たな電力供給手段の配置スペースを要するとともに乾電池分の重量が増加するため、バッテリーを低容量としてもエンジンシステムの小型化・軽量化は僅かなものである。

そのため、特に小形化・軽量化の要請の強い小排気量のエンジンシステム等の場合に、重く嵩張るバッテリーを搭載しなくてもエンジン始動時に必要な電力を供給できる手段の開発が望まれていた。
特開平5−321798号公報

概要

エンジンシステムについて、バッテリーなしでもエンジンを始動できるものとし、その小形化・軽量化を可能なものとする。電子制御ユニット10で制御されるインジェクタ6を有し、エンジン2駆動中は必要とする電力をオルタネータで供給するバッテリーレス式のエンジンシステムに搭載される始動用電力供給装置3であって、燃料電池30と、これに並列に接続された電気二重層コンデンサ33とを備え、燃料電池30が所定のタイミングで発電して電気二重層コンデンサ33に蓄電するものとして、電気二重層コンデンサ33でエンジン2の始動時に必要とする電力を供給する。

目的

本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、エンジンシステムについてバッテリーなしでもエンジンを始動できるものとし、その小形化・軽量化を可能なものとすることを課題とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

電子式制御手段により制御される燃料噴射手段を有するとともにエンジン駆動中は必要とする電力オルタネータで供給するバッテリーレス式エンジンシステムに搭載される始動用電力供給装置であって、燃料電池と、この燃料電池に並列に接続された電気二重層コンデンサとを備え、前記燃料電池が所定のタイミングで発電して前記電気二重層コンデンサに蓄電した電力をエンジン始動時に必要とする電力として供給することを特徴とするエンジンの始動用電力供給装置。

請求項2

前記エンジンシステムはガソリン燃料として使用するものであり、前記燃料電池がガソリンから水素を得るための燃料改質器と水素とを使用して発電する発電手段を備えており、前記エンジンへの燃料供給管路から分岐した分岐管を接続した前記燃料改質器が、導入したガソリンから水素を取り出して前記発電手段に供給することを特徴とする請求項1に記載したエンジンの始動用電力供給装置。

請求項3

前記電気二重層コンデンサは静電容量が10F以上のものであり、燃料電池は出力が6V、10mA以上であることを特徴とする請求項1または2に記載したエンジンの始動用電力供給装置。

請求項4

請求項1,2または3に記載した始動用電力供給装置が、前記電子式制御手段に付設されて一体とされていることを特徴とするエンジンの始動用電力供給装置。

技術分野

0001

本発明は、エンジン始動用電力供給装置に関し、殊に、バッテリーレス式エンジンシステムに搭載されて、始動時にバッテリーに代わって燃料噴射制御装置及びスタータ等に電力を供給するエンジンの始動用電力供給装置に関するものである。

背景技術

0002

車両等のエンジン搭載機におけるエンジンシステムでは、エンジン駆動中はエンジンに付設したオルタネータから電力が供給されることもあって、バッテリーの電力供給負担は比較的高いものではないが、エンジン始動時にスタータや燃料噴射制御装置等が使用する電力は搭載したバッテリーだけで供給するのが通常である。そのため、エンジン始動時の比較的大きな電力使用量に対応可能とするのに高容量で比較的大型のバッテリーを搭載することが必要となり、これがエンジンシステムの大型化・重量増加を招き、ひいては搭載機の大型化・重量増加に繋がって、加速性能燃費の悪化等の不都合を招いていた。

0003

これに対し、特開平5−321798号公報には、エンジン始動用スタータに電力を供給するバッテリーに、通常のコンデンサよりも容量の大きな電気二重層コンデンサ電気二重層キャパシタ)を直列に接続して、和電圧始動用電力として供給するものとしたエンジン始動装置が提案されている。

0004

このようにバッテリーとは別の蓄電手段を搭載することにより、バッテリーの容量が小さくてもスムースなエンジン始動が可能となるため、バッテリーの小型化・軽量化をはかることができる。しかし、この装置においては、エンジン停止中における電気二重層コンデンサへの電力供給源として、乾電池などの他の電力供給手段が必要となるため、新たな電力供給手段の配置スペースを要するとともに乾電池分の重量が増加するため、バッテリーを低容量としてもエンジンシステムの小型化・軽量化は僅かなものである。

0005

そのため、特に小形化・軽量化の要請の強い小排気量のエンジンシステム等の場合に、重く嵩張るバッテリーを搭載しなくてもエンジン始動時に必要な電力を供給できる手段の開発が望まれていた。
特開平5−321798号公報

発明が解決しようとする課題

0006

本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、エンジンシステムについてバッテリーなしでもエンジンを始動できるものとし、その小形化・軽量化を可能なものとすることを課題とする。

課題を解決するための手段

0007

そこで、本発明は、電子式制御手段により制御される燃料噴射手段を有するとともにエンジン駆動中は必要とする電力をオルタネータで供給するバッテリーレス式のエンジンシステムに搭載される始動用電力供給装置であって、燃料電池と、この燃料電池に並列に接続された電気二重層コンデンサとを備え、前記燃料電池が所定のタイミングで発電して前記電気二重層コンデンサに蓄電した電力をエンジン始動時に必要とする電力として供給するものとした。

0008

バッテリーと比べてはるかに小型で軽量の燃料電池と電気二重層コンデンサとの組合せにより、エンジン始動時に必要な電力を供給するものとしたことで、バッテリーレス式のエンジンシステムでもスムースなエンジン始動が可能となるため、システムの大幅な小型化・軽量化が可能となる。

0009

また、そのエンジンシステムをガソリン燃料として使用し、燃料電池がガソリンから水素を得るための燃料改質器及び水素を使用して発電するための発電手段を備えており、エンジンへの燃料供給管路から分岐した分岐管を接続した燃料改質器が、導入したガソリンから水素を取り出して発電手段に供給するものとすれば、エンジン駆動に使用するガソリンを燃料電池用水素源として利用できるものとなる。

0010

さらに、上述したエンジンの始動用電力供給装置において、電気二重層コンデンサは静電容量が10F以上のものであり、燃料電池は出力が6V、10mA以上のものとすれば、エンジンの大きさに応じて始動時に充分な電力を供給可能なものとなる。

0011

さらにまた、上述したエンジンの始動用電力供給装置は、電子式制御手段に付設されて一体とされたものとすれば、これをエンジンシステムに搭載するだけで上述した作用を容易に発揮できるものとすることができる。

発明の効果

0012

燃料電池に電気二重層コンデンサを並列に接続してなる本発明によると、バッテリーを搭載しなくてもエンジン始動時に必要な電力を供給することができ、エンジンシステムの小型化・軽量化を可能にするものである。

発明を実施するための最良の形態

0013

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態を説明する。

0014

図1は、本発明における実施の形態のエンジンの始動用電力供給装置3を搭載したエンジンシステムの配置図を示している。ガソリンを貯留する燃料タンク1から燃料供給管路9が延設され、エンジン2の吸気管に配設したインジェクタ6に接続されてガソリンを供給するようになっており、このインジェクタ6を燃料噴射制御装置としての電子制御ユニット10が開閉制御するようになっている。

0015

このエンジンシステムはバッテリーレス式であり、エンジン2に付設された図示しないオルタネータ及び以下に詳述する始動用電力供給装置3からの電力供給だけで必要とする電力をまかなうようになっており、エンジン2の始動時に始動用電力供給装置3で必要とする電力を供給するようになっている点を特徴としている。

0016

燃料供給管路9からは、分岐管9bが分岐して始動用電力供給装置3に接続されており、始動用電力供給装置3からエンジン2を始動させるスタータ4に電力供給配線41が接続され、電力供給配線41の途中にはイグニッションスイッチ4aが配設されており、始動時にイグニッションスイッチ4aをON(またはSTART位置)にすることで始動用電力が供給されてエンジン2が始動するようになっている。

0017

図2は始動用電力供給装置3の拡大図を示すものであり、始動用電力供給装置3は内部に燃料電池30を備えており、この燃料電池30はガソリンを導入しこれを改質する燃料改質器(CHF改質型)31と発電手段である燃料電池本体32からなるものであり、この燃料電池30に電気二重層コンデンサ33が並列に接続されている。

0018

燃料電池30の燃料改質器31には、燃料供給管路9から分岐した分岐管9bが接続され、燃料改質器31から燃料電池本体32に往復用の2本の配管31a,31bで接続されている。尚、この燃料電池30は、能力が6〜14V、10〜100mAの範囲内で、使用するエンジンの大きさに適合したものを選択して用いれば、始動用電力供給装置3の重量・大きさと能力のバランスに優れたものとなる。

0019

燃料改質器31は、分岐管9bからガソリンを導入しこれから水素(H2)を取り出して燃料電池本体32に送るようになっており、燃料改質器31から水素を受け取った燃料電池本体32は、水素の還元反応により発電しながら(酸素O2)を生成するようになっている。そして、燃料改質器31は燃料電池本体32で生じた酸素を導入し空気を用いて水にする。

0020

このような構成の燃料電池30から、電力供給配線41が延出されて回路を形成しており、これにエンジン2のスタータ4、およびイグニッションスイッチ4aが配設されている。また、この回路には電気二重層コンデンサ33が並列に接続されており、これと燃料電池30とで始動用電力供給装置3を構成している点が本発明の特徴部分である。

0021

この電気二重層コンデンサ33は、電気二重層と呼ばれる絶縁体を有して大容量化されたコンデンサ(キャパシタ)であり、本実施の形態においては静電容量10〜1000Fの範囲でエンジンの大きさ、及び燃料電池本体32の能力に適したものを選択して用いれば、上記同様に重量と能力のバランスに優れたものとなる。

0022

次に、本実施の形態の作用について説明すると、このようなバッテリーレス式のエンジンシステムにおいては、エンジン運転中は図示しないエンジン2に付設されたオルタネータから供給される電力だけで、電子制御ユニット10等の必要とされる電力をまかなっている。

0023

そして、エンジン2の始動時においては、エンジン2の停止中或いはイグニッションスイッチON時等のタイミングで、始動用電力供給装置3の燃料電池30を駆動させる。即ち、分岐管9bからガソリンを導入した燃料改質器31がガソリンからH23とO24を作成し、これを燃料電池本体32に送りこれを用いて燃料電池本体32内で発電する。

0024

作られた電力は、電気二重層コンデンサ33で蓄積されてエンジン始動に必要な電圧を保持し、スタータスイッチ4aをON(またはSTART位置)にすることにより、電気二重層コンデンサ33からスタータ4に電力が供給されてエンジン2が始動する。

0025

このように、小型・軽量でも始動時に充分な電力を供給することのできる始動用電力供給装置3を備えた本実施の形態のエンジンシステムは、バッテリーを搭載した場合と比較して、小型化・軽量化が容易なものとなる。また、エンジンシステムを小型化・軽量化することはエンジン搭載機全体の小型化・軽量化に繋がるものである。

0026

以上、述べたように、本発明によりエンジンシステムについてバッテリーなしでもエンジンを始動できるようになり、小形化・軽量化を可能なものとした。

図面の簡単な説明

0027

本発明の実施の形態を示すエンジンシステムの配置図。
図1の始動用電力供給装置の詳細な構成図。

符号の説明

0028

1燃料タンク、2エンジン、3始動用電力供給装置、4スタータ、4aイグニッションスイッチ、6インジェクタ、9燃料供給管路、9b分岐管、10電子制御ユニット、30燃料電池、31燃料改質器、32 燃料電池本体、33電気二重層コンデンサ、41 電力供給配線

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