JP4076108B2

JP4076108B2 - エンジン始動装置

Info

Publication number: JP4076108B2
Application number: JP11710799A
Authority: JP
Inventors: 毅柳沢; 竜志秋葉
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1999-04-23
Filing date: 1999-04-23
Publication date: 2008-04-16
Anticipated expiration: 2019-04-23
Also published as: CN1271813A; DE60000633T2; EP1046813A1; EP1046813B1; TW476841B; JP2000303938A; CN1131940C; KR100385850B1; DE60000633D1; KR20000071762A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン始動装置に関し、特に、始動時に負荷トルクの影響を小さくして始動性を向上させるのに好適なエンジン始動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
環境への配慮や省エネルギの観点から、特にアイドリング時の排気ガスや燃料消費を抑えるために、車両を停止させるとエンジンが自動停止し、停止状態からスロットルグリップが操作されて発進が指示されると、エンジンを自動的に再始動して車両を発進させるエンジン停止始動制御装置が知られている（特開昭６３−７５３２３号公報）。
【０００３】
一方、始動時の負荷トルクの影響を小さくするため、一旦、スタータモータ（セルモータ）を逆転させた後、正規のエンジン回転方向（正転方向）にセルモータを回転させるようにしたエンジン始動装置が知られている（特開平７−７１３５０号公報）。この始動装置では、所定回転角または所定時間の逆転により摩擦抵抗を低減し、この摩擦抵抗を低減した範囲で回転速度を上昇させることにより、圧縮行程での負荷を克服して始動性を高めている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
クランク軸を一旦逆転させてから正転させるようにセルモータの回転方向を制御する上記エンジン始動装置では、次の問題点がある。エンジンが冷えているときと、暖機されているときとでは、エンジンオイルの粘性等、エンジンの回転フリクションつまりエンジン回転に対する抵抗力が異なる。しかし、上記エンジン始動装置では、所定角度または所定時間クランク軸を逆転させるようにしているので、上記フリクションの大きさによって一定時間の逆転による回転角度が異なってくる。すなわち、所定角度回転しないうちに所定時間が経過してしまうことがあり、このときは逆転による効果が小さいため良好に始動できないことがある。
【０００５】
一方、上記不具合を解消するため、逆転時間をエンジンが冷えているときの状態に適合させると、暖気されているときには無用に長い時間逆転されることになるため、始動に時間がかかるという問題点が生ずる。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、エンジンの始動を確実なものにし、発進までの時間を短縮することができるエンジン始動装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は本発明の次の (1)〜(6) の特徴により達成される。
(1) クランクシャフトを予定の逆転時間逆転させた後、正転させてエンジンを始動させるエンジン始動装置において、前記逆転時間は、エンジンの回転フリクションに応じて、該回転フリクションが大きい場合は長く、回転フリクションが小さい場合は短くなるように設定されている点。
(2) 前記回転フリクションをエンジン温度で代表させ、エンジン温度が高いときは前記逆転時間を短く、エンジン温度が低いときは前記逆転時間を長く設定する点。
(3) 前記逆転時間が、予定のエンジン回転フリクション時に、圧縮上死点および排気上死点間をクランクシャフトが回転するのに要する時間以上に設定されている点。
(4) 車両が停止したときにエンジンを停止させ、運転者による発進操作に応答してエンジンを再始動させるエンジン停止始動制御手段を具備し、前記発進操作によるエンジンの再始動時における前記逆転時間が、スタータスイッチによるエンジン始動時の逆転時間より短く設定されている点。
(5) 前記発進操作によるエンジン再始動時の前記逆転時間とスタータスイッチによるエンジン始動時の前記逆転時間との差が、前記回転フリクションが小さくなるほど小さくなるように設定されている点。
(6) 前記クランクシャフトの逆転時の回転速度および回転トルクは、圧縮上死点の乗り越しに必要なトルクよりも小さく設定されている点。
上記 (1)〜(6) の特徴によれば、クランクシャフトを一旦逆転させたあと正転させてエンジンを始動させる場合において、エンジンの回転フリクションに応じて予め設定した逆転時間に従ってクランシャフトが逆転される。したがって、逆転させて停止したときのクランク角度位置、つまり正転開始位置が、正転時に圧縮上死点を小さいトルクで乗り越えられる位置となるように逆転時間を設定することができる。
【０００８】
通常、負荷トルクが大きい圧縮上死点近傍ではクランクシャフトが停止していることはないと考えられるので、(3) の特徴のようにクランクシャフトが上死点間を回転するのに要する時間以上に逆転時間を設定しておくことにより、排気上死点およびその手前の圧縮上死点間でクランクシャフトを停止させることができる。この位置は、本発明者等の調査によれば圧縮上死点の乗り越しトルクが小さい領域であり、ここからクランクシャフトを正転させることにより、始動を確実にできる。
【０００９】
また、車両停止時にエンジンを自動停止させ、運転者による発進操作でエンジンを再始動させる場合には、暖機が完了しているため、(4) の特徴では、最初の始動時と比べて逆転時間を短くし、短時間での始動を可能にしている。ここで、回転フリクションが小さくなれば、暖機されていない初期の始動時と暖機後の再始動時とで逆転時間によるクランクシャフトの回動量に差異がなくなると考えられるので、(5) の特徴のように、それぞれの逆転時間の差を小さくしている。
【００１０】
さらに、(6) の特徴によれば、逆転時のモータの回転数および回転トルクを小さくしているので、逆転時に圧縮上死点を乗り越えることがない。したがって、逆転開始時のクランク角度位置が圧縮上死点に近い場合でも、この圧縮上死点の、正転方向前方でクランクシャフトを停止させ、そこから正転を開始させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。図２は、本発明の一実施形態であるエンジン始動装置を搭載した自動二輪車の全体側面図である。同図において、車体前部２と車体後部３とは低いフロア部４を介して連結されており、車体の骨格をなす車体フレームは、概ねダウンチューブ６とメインパイプ７とから構成される。燃料タンクおよびラゲッジボックス（共に図示せず）はメインパイプ７により支持され、その上方にシート８が配置されている。シート８はその下部に設けられるラゲッジボックスの蓋を兼ねることができ、ラゲッジボックスの開閉のため、その前部ＦＲに設けられた図示しないヒンジ機構により回動可能に支持されている。
【００１２】
一方、車体前部２ではダウンチューブ６にステアリングヘッド５が設けられ、このステアリングヘッド５によってフロントフォーク１２Ａが軸支されている。フロントフォーク１２Ａから上方に延びた部分にはハンドル１１Ａが取付けられる一方、下方に延びた部分の先端には前輪１３Ａが軸支されている。ハンドル１１Ａの上部は計器板を兼ねたハンドルカバー３３で覆われている。
【００１３】
メインパイプ７の途中にはリンク部材（ハンガ）３７が回動自在に軸支され、このハンガ３７によりスイングユニット１７がメインパイプ７に対して揺動自在に連結支持されている。スイングユニット１７には、その前部に単気筒の４サイクルエンジン２００が搭載されている。エンジン２００から後方にかけてベルト式無段変速機３５が構成され、この無段変速機３５には後述する遠心クラッチ機構を介して減速機構３８が連結されている。そして減速機構３８には後輪２１が軸支されている。減速機構３８の上端とメインパイプ７の上部屈曲部との間にはリヤクッション２２が介装されている。スイングユニット１７の前部には、エンジン２００のシリンダヘッド３２から延出した吸気管２３が接続され、さらに吸気管２３には気化器２４および同気化器２４に連結されたエアクリーナ２５が配設されている。
【００１４】
ベルト式無段変速機３５の伝動ケースカバー３６から突出したキックシャフト２７にキックアーム２８の基端が固着され、キックアーム２８の先端にキックペダル２９が設けられている。スイングユニットケース３１の下部に設けられた枢軸１８にはメインスタンド２６が枢着されており、駐車に際してはこのメインスタンド２６を立てる（鎖線で図示）。
【００１５】
図３は、前記自動二輪車の計器盤回りの平面図であり、ハンドルカバー３３の計器盤１９２内には、スピードメータ１９３と共にスタンバイインジケータ２５６およびバッテリインジケータ２７６が設けられている。スタンバイインジケータ２５６は、後に詳述するように、エンジンの停止始動制御中におけるエンジン停止時に点滅し、スロットルを開ければ直ちにエンジンが始動されて発進し得る状態にあることを運転者に警告する。バッテリインジケータ２７６は、バッテリ電圧が低下すると点灯してバッテリの充電不足を運転者に警告する。
【００１６】
ハンドルカバー３３には、アイドリングを許可または制限するためのアイドルスイッチ２５３およびスタータモータ（セルモータ）を起動するためのスタータスイッチ２５８が設けられている。ハンドル１１の右端部には、スロットルグリップ１９４およびブレーキレバー１９５が設けられている。なお、左右のスロットルグリップの付根部分等には、従来の二輪車と同様にホーンスイッチやウインカスイッチを備えているが、ここでは図示を省略する。
【００１７】
次に、シート８を開閉するためのヒンジ部とそのヒンジ部近傍に配設された着座スイッチの構成を説明する。図４はシート８の開閉のためのヒンジ部の構造を示す模式図である。同図において、ラゲッジボックス９ａの蓋を兼ねているシート８は、該ラゲッジボックス９ａに対して矢印Ａの方向に開閉自在に設けられている。シート８を開閉可能にするため、ラゲッジボックス９にはヒンジ軸１０２およびヒンジ軸１０２を中心に揺動自在なリンク部材１００が設けられている。一方、リンク部材１００の他端つまりヒンジ軸１０２と結合されている側とは反対側の端部はシート８のフレーム８ａに設けられた第２のヒンジ軸１１０に対して回動自在に結合されている。したがって、シート８はヒンジ軸１０２を中心に矢印Ａの方向に揺動できるとともに、第２のヒンジ軸１１０を中心に矢印Ｂの方向にも揺動可能である。
【００１８】
リンク部材１００と前記フレーム８ａとの間にはスプリング１０３が介装されていて、シート８を第２のヒンジ軸１１０を中心として図中時計方向に付勢している。さらに、リンク部材１００と前記フレーム８ａとの間には着座スイッチ２５４が設けら、運転者が着座してフレーム８ａが第２のヒンジ軸１１０を中心に図中反時計方向に所定量回動したときにオン動作して着座状態を検出する。
【００１９】
続いて、前記エンジン２００について詳細に説明する。図５はエンジンのクランクシャフトに連結される始動兼発電装置の断面図であり、図２におけるＡ−Ａ位置で断面図である。図５において、前記メインパイプ７に保持されるハンガ３７を備えたスイングユニットケース３１には主軸受１０，１１で回転自在に支持されたクランクシャフト１２が設けられていて、このクランクシャフト１２にはクランクピン１３を介してコンロッド１４が連結されている。クランク室９から張出したクランクシャフト１２の一端部には始動兼発電装置のインナロータ１５が設けられている。
【００２０】
インナロータ１５はロータボス１６およびロータボス１６の外周面に嵌着された永久磁石１９を有する。永久磁石１９は、例えばネオジウム鉄ボロン系であり、クランクシャフト１２を中心として等角度間隔で６か所に設けられている。ロータボス１６はその中心部でクランクシャフト１２の先端テーパ部に嵌合している。ロータボス１６の一端（クランクシャフト１２とは反対側の端）にはフランジ部材３９が配置され、ロータボス１６はこのフランジ部材３９とともにボルト２０でクランクシャフト１２に固定されている。
【００２１】
ロータボス１６には、前記フランジ部材３９側に突出した小径円筒部４０が形成されており、円筒部４０の外周には、この円筒部４０に対して摺動自在にブラシホルダ４１が設けられている。ブラシホルダ４１は圧縮コイルばね４２で前記フランジ部材３９方向に付勢されている。ブラシホルダ４１には圧縮コイルばね４３で付勢されたブラシ４４が設けられている。ロータボス１６にはクランクシャフト１２の中心軸と平行に延びた連結ピン４５が貫通しており、その一端は前記ブラシホルダ４１に固結されているとともに、他端はガバナ（詳細は後述）のプレート４６に連結されている。
【００２２】
インナロータ１５の外周に配設されたアウタステータ４７のステータコア４８はボルト４９によってスイングユニットケース３１に固定されている。このステータコア４８のヨーク４８ａには、発電コイル５０と始動コイル５１とが巻回されていて、ステータコア４８から延出した円筒部４８ｂは前記ブラシホルダ４１を覆っている。円筒部４８ｂの端部には整流子ホルダ５２が連結されており、この整流子ホルダ５２には前記ブラシ４４と摺動するように整流子片５３が固定されている。すなわち、前記圧縮コイルばね４３で付勢されているブラシ４４と対向する位置に整流子片５３が配置されている。
【００２３】
なお、図５では１個のブラシ４４しか示されていないが、この１個だけでなく、インナロータ１５の回転方向に必要数設けられているのはもちろんである。ブラシおよび整流子片の個数や形状の一例は、本出願人による先願（特開平９−２１５２９２号）の明細書に記載されている。また、後述のガバナによってブラシホルダ４１がクランクシャフト１２側に偏倚させられたとき、ブラシ４４が整流子片５３から離れるように、ブラシ４４のストロークは所定量に制限されている。ストローク制限のためにブラシホルダ４１とブラシ４４との間には図示しない係止手段が設けられる。
【００２４】
前記ロータボス１６の端部つまりクランクシャフト１２との嵌合部側には始動モードと発電モードとを自動的に切換えるガバナ５４が設けられている。ガバナ５４は前記プレート４６と、このプレート４６をクランクシャフト１２の中心軸方向に偏倚させるためのガバナウェイトとしてのローラ５５とを含んでいる。ローラ５５は金属製の芯に樹脂カバーを設けたものが好ましいが、樹脂カバーを設けないもの、または全体が樹脂で形成されているものであってもよい。ロータボス１６には前記ローラ５５を収容するポケット５６が形成されており、このポケット４５は図示のようにアウタステータ４７側ですぼんだテーパ状断面を成している。
【００２５】
前記フランジ部材３９にはラジエータファン５７が取付けられていて、このラジエータファン５７に対向してラジエータ５８が設けられている。また、クランクシャフト１２上には、インナロータ１５および主軸受１１間にスプロケット５９が固定されていて、このスプロケット５９にはクランクシャフト１２からカムシャフト（図６参照）を駆動するための動力を得るためのチェーン６０が掛けられている。なお、スプロケット５９は潤滑オイルを循環させるポンプに動力を伝達するためのギヤ６１と一体的に形成されている。ギヤ６１は、後述するトロコイドポンプの駆動軸に固定されたギヤに動力を伝達する。
【００２６】
上記構成において、スタータスイッチを押してバッテリ（図示しない）により整流子片５３に電圧を印加すると、ブラシ４４を通じて始動コイル５１に電流が流れ、インナロータ１５が回転する。その結果、インナロータ１５と結合されているクランクシャフト１２が回転させられエンジン２００が始動される。エンジン２００の回転数が増大すると、ガバナウェイト５５は遠心力を受け、ポケット５６内でロータボス１６の外周方向に移動して図中鎖線で示した位置に至る。
【００２７】
ガバナウェイト５５が移動すると、プレート４６およびプレート４６と係合している連結ピン４５も鎖線で示したように偏倚する。この連結ピン４５の他端はブラシホルダ４１と係合しているので、同様にブラシホルダ４１も偏倚する。ブラシ４４のストロークは上述のように制限されているので、このストロークよりもブラシホルダ４１が大きく偏倚すると、ブラシ４４と整流子片５３との接触は絶たれる。ブラシ４４が整流子片５３から離れた後は、エンジン駆動でクランクシャフト１２が回転し、その結果、発電コイル５１によって発電され、バッテリへ電流が供給される。
【００２８】
続いて、エンジン２００のヘッド周辺の構造を説明する。図６はエンジンのヘッド周辺の側面断面図である。シリンダ６２内に配置されているピストン６３は、ピストンピン６４を介してコンロッド１４のスモールエンド側に連結されている。シリンダヘッド３２には点火プラグ６５が螺着されていて、その電極部がピストン６３のヘッドとシリンダヘッド３２との間に形成された燃焼室に臨んでいる。シリンダ６２の周りは水ジャケット６６で囲まれている。
【００２９】
シリンダヘッド３２内の、前記シリンダ６２の上方には、軸受６７，６８によって回転自在に支持されたカムシャフト６９が設けられている。カムシャフト６９にはアタッチメント７０が嵌合しており、このアタッチメント７０には、ボルト７１によってカムスプロケット７２が固定されている。カムスプロケット７２にはチェーン６０が掛けられている。このチェーン６０によって、前記スプロケット５９（図５参照）の回転つまりクランクシャフト１２の回転がカムシャフト６９に伝達される。
【００３０】
カムシャフト６９の上部にはロッカアーム７３が設けられていて、このロッカアーム７３はカムシャフト６９の回転に伴いカムシャフト６９のカム形状に応じて揺動する。カムシャフト６９のカム形状は、４サイクルエンジンの所定の行程に応じて吸気弁９５および排気弁９６が開閉されるように決定されている。吸気弁９５によって吸気管２３が開閉され、排気弁９６によって排気管９７が開閉される。
【００３１】
カムシャフト６９には一体的に排気カムおよび吸気カムが形成されているが、これらのカムに隣接し、カムシャフト６９に対して逆転方向にのみ係合しているデコンプカム９８が設けられている。デコンプカム９８はカムシャフト６９の逆転時にカムシャフト６９の回転に追従して排気カムの外周形状よりも突出した位置に回動する。
【００３２】
したがって、カムシャフト６９の正転時に排気弁９６をわずかにリフトした状態にすることができ、エンジンの圧縮工程での負荷を軽減することができる。これにより、クランク軸を始動されるときのトルクを小さくできるので、４サイクルエンジンのスタータとしては小型のものを使うことができる。その結果、クランク周りをコンパクトにでき、バンク角を大きくできるという利点がある。なお、カムがしばらく正転することにより、デコンプカム９８の外形は排気カムの外周形状内に戻る。
【００３３】
シリンダヘッド３２には水ポンプベース７４と水ポンプハウジング７５とで囲まれたポンプ室７６が形成されている。ポンプ室７６内にはインペラ７７を有するポンプシャフト７８が配置されている。ポンプシャフト７８はカムシャフト６９の端部に嵌合され、軸受７９によって回転自在に保持されている。ポンプシャフト７８の駆動力はカムスプロケット７２の中心部に係合するピン８０によって得られる。
【００３４】
ヘッドカバー８１には、エアリードバルブ９４が設けられている。このエアリードバルブ９４は、排気管９７に負圧が生じたときにエアを吸入してエミッションを改善する。なお、ポンプ室７６の周辺の随所にはシール部材が設けられているが、個々の説明は省略する。
【００３５】
続いて、エンジン２００の回転を変速して後輪に伝達する自動変速機を説明する。図７，図８はエンジンの自動変速機部分の断面図であり、それぞれ図７が駆動側、図８が従動側である。図７において、クランクシャフト１２上の、前記始動兼発電装置のインナロータ１５が設けられた側とは反対側の端部にはＶベルト８２を巻き掛けるためのプーリ８３が設けられている。プーリ８３はクランクシャフト１２に対して回転方向および軸方向の動きが固定された固定プーリ片８３ａとクランクシャフト１２に対して軸方向に摺動自在な可動プーリ片８３ｂとからなる。可動プーリ片８３ｂの背面つまりＶベルト８２と当接しない面にはホルダプレート８４が取付けられている。ホルダプレート８４はクランクシャフト１２に対して回転方向および軸方向の双方にその動きが規制されていて一体で回転する。ホルダプレート８４と可動プーリ片８３ｂとによって囲まれた空所はガバナウェイトとしてのローラ８５を収容するポケットを形成している。
【００３６】
一方、後輪２１に動力をつなぐクラッチ機構は次のように構成されている。図８において、クラッチのメインシャフト１２５はケース１２６に嵌合された軸受１２７およびギヤボックス１２８に嵌合された軸受１２９で支持されている。このメインシャフト１２５には軸受１３０および１３１よってプーリ１３２の固定プーリ片１３２ａが支持されている。メインシャフト１２５の端部にはナット１３３によってカップ状のクラッチ板１３４が固定されている。
【００３７】
前記固定プーリ片１３２ａのスリーブ１３５には、プーリ１３２の可動プーリ片１３２ｂがメインシャフト１２５の長手方向に摺動自在に設けられている。可動プーリ片１３２ｂは、メインシャフト１２５の周りで一体的に回転できるようにディスク１３６に係合している。ディスク１３６と可動プーリ片１３２ｂとの間には、両者間の距離を拡張する方向に反発力が作用する圧縮コイルばね１３７が設けられている。また、ディスク１３６にはピン１３８で揺動自在に支持されたシュー１３９が設けられている。シュー１３９はディスク１３６の回転速度が増大したときに遠心力が作用して外周方向に揺動し、クラッチ板１３４の内周に当接する。なお、ディスク１３６が所定の回転速度に達したときにシュー１３９がクラッチ板１３４に当接するように、ばね１４０が設けられている。
【００３８】
メインシャフト１２５にはピニオン１４１が固定されていて、このピニオン１４１はアイドルシャフト１４２に固定されたギヤ１４３に噛合っている。さらに、アイドルシャフト１４２に固定されたピニオン１４４は出力シャフト１４５のギヤ１４６に噛合っている。後輪２１はリム２１ａとリム２１ａの周囲に嵌込まれたタイヤ２１ｂとからなり、リム２１ｂが前記出力シャフト１４５に固定されている。
【００３９】
上記構成において、エンジン回転数が最小の場合、ローラ８５は図７の実線で示した位置にあり、Ｖベルト８２はプーリ８３の最小径部分に巻き掛けられている。プーリ１３２の可動プーリ片１３２ｂは圧縮コイルばね１３７に付勢された図８の実線の位置に偏倚させられていて、Ｖベルト８２はプーリ１３２の最大径部分に巻き掛けられている。この状態では、遠心クラッチのメインシャフト１２５は最小回転数で回転させられるため、ディスク１３６に加わる遠心力は最小であり、シュー１３９はばね１４０によって内方に引き込まれているのでクラッチ板１３４に当接しない。つまり、エンジンの回転がメインシャフト１２５に伝達されず、車輪２１は回転されない。
【００４０】
一方、エンジン回転数が大きい場合にはローラ８５が遠心力で外周方向に偏倚する。図７の鎖線で示した位置が最大回転数のときのローラ８５の位置である。ローラ８５が外周方向に偏倚すると、可動プーリ８３ｂは固定プーリ８３ａ側に押しやられるため、Ｖベルト８２はプーリ８３の最大径寄りに移動する。そうすると、遠心クラッチ側では、圧縮コイルばね１３７に打ち勝って可動プーリ片１３２ｂが偏倚し、Ｖベルト８２はプーリ１３２の最小径寄りに移動する。したがって、ディスク１３６に加わる遠心力は増大し、シュー１３９はばね１４０に打ち勝って外方に張出し、クラッチ板１３４に当接する。その結果、エンジンの回転がメインシャフト１２５に伝達され、ギヤトレインを介して車輪２１に動力が伝わる。こうして、エンジンの回転数に応じて、クランクシャフト１２側のプーリ８３および遠心クラッチ側のプーリ１３２に対するＶベルト８２の巻き掛け径が変化し、変速作用が果たされる。
【００４１】
上述のように、エンジン始動時は始動コイル５１に通電してエンジンを付勢することができるが、本実施形態では、足踏み動作によってエンジン２００を始動するキック始動装置を併用している。さらに図７を参照してキック始動装置を説明する。前記固定プーリ８３ａの背面にはキック始動用の従動ドッグギヤ８６が固定されている。一方、カバー３６側には、ヘリカルギヤ８７を有する支持軸８８が回転自在に支持されている。支持軸８８の端部にはキャップ８９が固定されていて、このキャップ８９の端面には前記従動ドッグギヤ８６と噛合する駆動ドッグギヤ９０が形成されている。
【００４２】
さらに、カバー３６にはキックシャフト２７が回動自在に支持されていて、このキックシャフト２７には、前記ヘリカルギヤ８７と噛合されるセクタヘリカルギヤ９１が溶接されている。キックシャフト２７の端部つまりカバー３６から外部へ突出している部分にはスプラインが形成されていて、このスプラインにはキックアーム２８（図８参照）に設けられたスプラインが係合される。なお、符号９２，９３は戻しばねである。
【００４３】
上記構成において、キックペダル２９を踏み込むと、戻しばね９３に打ち勝ってキックシャフト２７およびセクタヘリカルギヤ９１が回動する。ヘリカルギヤ８８およびセクタヘリカルギヤ９１は、セクタヘリカルギヤ９１がキックペダルの踏み込みによって回動した場合にプーリ８３側に支持軸８７を付勢する推力が生じるように互いのねじれ方向が設定されている。したがって、キックペダル２９を踏み込むと支持軸８７がプーリ８３側に偏倚し、キャップ８９の端面に形成された駆動ドッグギヤ９０が従動ドッグギヤ８６と噛合う。その結果、クランクシャフト１２は回転させられ、エンジン２００の始動が可能となる。エンジンが始動すると、キックペダル２９の踏み込みを弱め、戻しばね９２，９３によってセクタヘリカルギヤ９１を反転させると、駆動ドッグギヤ９０と従動ドッグギヤ８６との係合が解除される。
【００４４】
次に、図９を参照して潤滑オイルの供給系を説明する。オイル供給部はクランク室９の下部に設けられる。オイルパン１４７には、オイルを導入するための管路１４８が形成されていて、矢印Ｄ１に従ってトロコイドポンプ１４９にオイルは吸入される。トロコイドポンプ１４９に吸入されたオイルは圧力が高められて管路１５０に排出され、矢印Ｄ２，Ｄ３に従って管路１５０を通過し、クランク室内に吐出される。
【００４５】
ここで、トロコイドポンプ１４９のポンプシャフト１５１にはギヤ１５２が結合されており、さらに、このギヤ１５２にはクランクシャフト１２に結合されたギヤ６１が噛合っている。すなわち、トロコイドポンプ１４９はクランクシャフト１２の回転に従って駆動され、潤滑のためのオイルを循環させている。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態では、カムシャフト６９を駆動させるためのスプロケット５９やオイルポンプ用駆動用のギヤ６１を、クランクシャフト１２を支持する軸受１１に隣接してクランクシャフト１２上に取付けた。そして、これらスプロケット５９やギヤ６１に近接した位置、つまり軸受１１から遠くない位置に、永久磁石１９を含むインナロータ１５を配置した。特に、始動と発電とを自動的に切換えるガバナ機構のガバナウェイト５５を軸受１１に近接して配置した。
【００４７】
次に、クランクパルスを出力するセンサの配置を説明する。図１０はクランクパルスを発するセンサ（クランクパルサ）の配置を示すクランクシャフト周りの側面断面図であり、図１１は同正面断面図である。これらの図において、クランクケースは前クランクケース９９Ｆおよび後クランクケース９９Ｒからなり、クランクパルサ１５３は後クランクケース９９Ｒ側にあって、クランクシャフト１２に直交するように設けられている。そして、その検出用端部１５３ａが左クランクウェブ１２Ｌの外周エッジに対向して配置されている。前記左クランクウェブ１２Ｌの外周には凸部つまりリラクタ部１５４が形成されていて、クランクパルサ１５３はこのリラクタ部１５４と磁気的に結合してクランク角の検出信号を出力する。
【００４８】
続いて、エンジン停止始動システムについて説明する。このシステムでは、アイドリング制限モードとアイドリング許可モードとを備えている。具体的にいうと、アイドリング制限モードでは車両を停止させるとエンジンが自動停止し、停止状態でアクセルが操作されるとエンジンが自動的に再始動して車両の発進が可能になる（以下、「停止発進モード」ともいう）。また、アイドリング許可モードには２種類あり、その１つでは、エンジン始動時の暖気運転等を目的として、最初のエンジン始動後に一時的にアイドリングを許可する（以下、「始動モード」という）。他の１つでは、運転者の意思（スイッチによる設定）で常にアイドリングを許可する（以下、「アイドルスイッチモード」という）。
【００４９】
図１２は、エンジン２００における始動停止制御システムの全体構成を示したブロック図である。同図において、クランク軸１２と同軸に設けられた始動兼発電装置２５０は、スタータモータ１７１とＡＣジェネレータ（ＡＣＧ）１７２とによって構成され、ＡＣＧ１７２による発電電力は、レギュレータ・レクティファイア１６７を介してバッテリ１６８に充電される。レギュレータ・レクティファイア１６７は、始動兼発電装置２５０の出力電圧を、１２Ｖないし１４．５Ｖに制御する。バッテリ１６８は、スタータリレー１６２が導通されるとスタータモータ１７１へ駆動電流を供給すると共に、メインスイッチ１７３を介して各種の一般電装品１７４および主制御装置１６０等に負荷電流を供給する。
【００５０】
主制御装置１６０には、エンジン回転数Ｎｅを検知するためのＮｅセンサ（クランクパルサ）１５３と、エンジン２００のアイドリングを手動で許可または制限するためのアイドルスイッチ２５３と、運転者がシートに着座すると接点を閉じて“Ｈ”レベルを出力する着座スイッチ２５４と、車速を検知する車速センサ２５５と、停止発進モードで点滅するスタンバイインジケータ２５６と、スロットル開度θを検知するスロットルセンサ２５７と、スタータモータ１７１を駆動してエンジン２００を始動するスタータスイッチ２５８と、ブレーキ操作に応答して“Ｈ”レベルを出力するストップスイッチ２５９と、バッテリ１６８の電圧が予定値（例えば、１０Ｖ）以下になると点灯して充電不足を運転者に警告するバッテリインジケータ２７６と、水温センサ２５１とが接続されている。水温センサ２５１はエンジンの冷却水温度を検知するもので、この検知結果に基づいてエンジンの暖機状態を判断することができる。
【００５１】
さらに、主制御装置１６０には、クランク軸１２の回転に同期して点火プラグ６５を点火させる点火制御装置（イグニッションコイルを含む）１６１と、スタータモータ１７１に電力を供給するスタータリレー１６２の制御端子と、前照灯１６９に電力を供給する前照灯リレー１６３の制御端子と、キャブレタ１６６に装着されたバイスタータ１６５に電力を供給するバイスタータリレー１６４の制御端子と、所定条件下で警報音を発生して運転者に注意を促すブザー１７５とが接続されている。
【００５２】
なお、前照灯１６９への給電制御は前照灯リレー１６３によるオンまたはオフの切り換え制御に限定されない。たとえば、前照灯リレー１６３に代えてＦＥＴ等のスイッチング素子を採用し、給電をオフにする代わりに、スイッチング素子を所定の周期およびデューティー比で断続させて前照灯１６９への印加電圧を実質的に低下させる、いわゆるチョッピング制御を採用することができる。
【００５３】
図１３、図１４は、主制御装置１６０の構成を機能的に示したブロック図（その１、その２）であり、図１２と同符号は同一または同等部分を表している。また、図１５には、後述するスタータリレー制御部４００の制御内容、バイスタータ制御部９００の制御内容、スタンバイインジケータ制御部６００の制御内容、点火制御部７００の制御内容、動作切換部３００の制御内容、警告ブザー制御部８００の制御内容および充電制御部５００の制御内容を一覧表示している。
【００５４】
図１３の動作切換部３００は、アイドルスイッチ２５３の状態および車両の状態等が所定の条件のときに、「始動モード」、「停止発進モード」および「アイドルスイッチモード」のいずれかに切り換える共に、「停止発進モード」を、更に、アイドリングを一切禁止する第１の動作パターン（以下、「第１パターン」という）、およびアイドリングを所定条件下で例外的に許可する第２の動作パターン（以下、「第２パターン」という）のいずれかに切り換える。第２パターンは、前照灯１６９を点灯させた状態でエンジンを長時間停止させる場合のバッテリ上がりを防止する、バッテリ上がり防止モードとして好適である。
【００５５】
動作切換部３００の動作切換信号出力部３０１には、アイドルスイッチ２５３の状態信号が入力される。アイドルスイッチ２５３の状態信号は、オフ状態（アイドリング制限）では“Ｌ”レベル、オン状態（アイドリング許可）では“Ｈ”レベルを示す。車速継続判定部３０３はタイマ３０３ａを備え、車速センサ２５５において予定速度以上の車速が予定時間以上にわたって検知されると“Ｈ”レベルの信号を出力する。
【００５６】
動作切換信号出力部３０１は、アイドルスイッチ２５３および車速継続判定部３０３の出力信号、ならびにエンジンの点火オフ状態が所定時間（本実施形態では、３分）以上継続すると“Ｈ”レベルとなる点火オフ信号Ｓ_８０２１に応答して、主制御装置１６０の動作モードおよび動作パターンを切換えるための信号Ｓ_３０１ａ、Ｓ_３０１ｂ、Ｓ_３０１ｃを出力する。
【００５７】
図１６は、動作切換信号出力部３０１による動作モードおよび動作パターンの切り換え条件を模式的に示した図である。動作切換信号出力部３０１では、前記メインスイッチ１７３が投入されて主制御装置１６０がリセットされるか、あるいはアイドルスイッチ２５３がオフにされる（条件▲１▼が成立）と、動作モード切換部３０１ａにより「始動モード」が起動される。このとき、動作モード切換部３０１ａは“Ｌ”レベルの動作モード信号Ｓ_３０１ａを出力する。
【００５８】
さらに、この「始動モード」において予定速度以上の車速が予定時間以上にわたって検知される（条件▲２▼が成立）と、動作モード切換部３０１ａにより、動作モードが「始動モード」から「停止発進モード」へ切り換えられる。このとき、動作モード切換部３０１ａの動作モード信号Ｓ_３０１ａは“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルへ遷移する。前記「始動モード」から移行した直後は動作パターン切換部３０１ｂにより「第１パターン」が起動され、アイドリングが禁止される。このとき、動作パターン切換部３０１ｂの動作パターン信号Ｓ_３０１ｂは“Ｌ”レベルとなる。
【００５９】
「第１パターン」において、後に詳述する点火オフ継続判定部８０２（図１３）により、点火オフが３分以上継続していると判定される（条件▲３▼が成立）と、動作パターン切換部３０１ｂにより、「停止発進モード」における動作パターンが、「第１パターン」から「第２パターン」へ切り換えられる。このとき、動作パターン切換部３０１ｂから出力される動作パターン信号Ｓ_３０１ｂは“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルへ遷移する。
【００６０】
さらに、「第２パターン」において前記条件▲２▼が成立すると、動作パターン切換部３０１ｂにより動作パターンが「第２パターン」から「第１パターン」へ切換えられる。このとき、動作パターン切換部３０１ｂの動作パターン信号Ｓ_３０１ｂは“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルへ遷移する。
【００６１】
本発明者等の調査によれば、信号待ちや交差点内での右折待ちは３０秒ないし２分程度であり、この時間を超える停車は信号待ちや右折待ち以外の停車、例えば道路工事による片側通行規制や交通渋滞等である可能性が高い。そこで、本実施形態では、「停止発進モード」で走行中に前照灯を点灯させたまま長時間（本実施形態では、３分以上）の停車すなわちエンジン停止を強いられると、動作パターンを「第１パターン」から「第２パターン」に切り換えてアイドリングが許可されるようにした。したがって、運転者がスタータスイッチ２５８を投入すればエンジンを再始動することができ、アイドリング状態での停車が可能となるので、前照灯１６９を長時間点灯させ続けることによるバッテリ上がりを防止できる。
【００６２】
一方、メインスイッチがオフからオンに切換えられたときに、アイドルスイッチがオンである（条件▲６▼が成立）と、アイドルスイッチモード起動部３０１ｃから出力される動作モード信号Ｓ_３０１ｃは“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルへ遷移し、「アイドルスイッチモード」が起動される。なお、「停止発進モード」では「第１パターン」および「第２パターン」にかかわらず、アイドルスイッチ２５３が投入されて条件▲４▼が成立すると「アイドルスイッチモード」が起動される。
【００６３】
また、「アイドルスイッチモード」においてアイドルスイッチ２５３がオフにされる（条件▲５▼が成立）と、動作モード切換部３０１ａから出力される動作モード信号Ｓ_３０１ａは“Ｌ”レベルになって「始動モード」が起動される。
【００６４】
図１３に戻り、Ｎｅ判定部３０６にはＮｅセンサ１５３の出力信号が入力され、エンジン回転数が予定回転数を超えると“Ｈ”レベルの信号を前照灯制御部３０５へ出力する。Ｎｅ判定部３０６は、ひとたびエンジン回転数が予定回転数を超えると、メインスイッチ１７３が遮断されるまでその出力を“Ｈ”レベルに維持する。前照灯制御部３０５は、前記各動作モード（パターン）信号Ｓ_３０１ａ、Ｓ_３０１ｂ、Ｓ_３０１Ｃ、Ｎｅ判定部３０６の出力信号および走行判定部７０１の出力信号に基づいて、前照灯リレー１６３の制御端子に“Ｈ”レベルまたは“Ｌ”レベルの制御信号を出力する。前照灯リレー１６３に“Ｈ”レベルの信号が入力されると前照灯１６９が点灯される。
【００６５】
なお、前照灯リレー１６３の代わりにＦＥＴ等のスイッチング素子を採用する場合、前照灯制御部３０５は“Ｌ”レベルの制御信号を出力する代わりに、所定の周期およびデューティー比のパルス信号を出力して前照灯１６９への給電をチョッピング制御する。
【００６６】
前照灯制御部３０５は、図１５に示したように、「始動モード」以外では常にオン信号を出力する。すなわち、「始動モード」では、Ｎｅ判定部３０６により所定の設定回転数（本実施形態では、１５００ｒｐｍ）以上のエンジン回転数が検知されるか、あるいは走行判定部７０１により車速が０ｋｍより大きいと判定されたときにオン信号を出力する。
【００６７】
なお、前照灯リレー１６３の代わりにＦＥＴ等のスイッチング素子を採用する場合、「停止発進モード」の「第１パターン」では、後に詳述する点火制御に応じてスイッチング素子の開閉をチョッピング制御することでバッテリの放電を最小限に抑えることができる。
【００６８】
すなわち、車両停止に応答して点火制御が中断（オフ）され、エンジンが自動停止すると、前照灯制御部３０５は、前照灯１６９への印加電圧が常時オン時の電圧（例えば、１３．１Ｖ）から所定の減光時電圧（例えば、８．６Ｖ）まで実質的に低下するように、所定の周期およびデューティ比のパルス信号でスイッチング素子をチョッピング制御して前照灯１６９を減光させる。その後、発進操作に応答して点火制御が再開され、エンジンが再始動されると、前照灯制御部３０５は直流の“Ｈ”レベル信号をスイッチング素子へ出力する。
【００６９】
このように、エンジンの自動停止時には前照灯１６９を消灯することなく、減光させることによってバッテリの放電を抑制できる。したがって、後の発進時には発電機からバッテリへの充電量を減じることができ、その結果、発電機の電気負荷が減少するので発進時の加速性能が向上する。
【００７０】
点火制御部７００は、前記各動作モード、動作パターン毎に、所定の条件下で点火制御装置１６１による点火動作を許可または禁止する。走行判定部７０１は車速センサ２５５から入力される検知信号に基づいて車両が走行状態にあるか否かを判別し、走行状態にあると“Ｈ”レベルの信号を出力する。
【００７１】
ＯＲ回路７０２は、走行判定部７０１の出力信号とスロットルセンサ２５７の状態信号との論理和を出力する。ＯＲ回路７０４は、前記動作モード信号Ｓ_３０１ａの反転信号、動作パターン信号Ｓ_３０１ｂおよび動作モード信号Ｓ_３０１ｃの論理和を出力する。ＯＲ回路７０３は、前記各ＯＲ回路７０２、７０４の出力信号の論理和を点火制御装置１６１へ出力する。点火制御装置１６１は、入力信号が“Ｈ”レベルであれば所定のタイミング毎に点火動作を実行し、“Ｌ”レベルであれば点火動作を中断する。
【００７２】
点火制御部７００は、図１５に示したように、「始動モード」、「停止発進モードの第２パターン」および「アイドルスイッチモード」のいずれかであれば、ＯＲ回路７０４の出力信号が“Ｈ”レベルになるので、ＯＲ回路７０３からは常に“Ｈ”レベルの信号が出力される。すなわち、「始動モード」、「停止発進モードの第２パターン」または「アイドルスイッチモード」では、点火制御装置１６１が常に作動する。
【００７３】
これに対して、「停止発進モードの第１パターン」では、ＯＲ回路７０４の出力信号が“Ｌ”レベルなので、走行判定部７０１により車両走行中と判定されるか、あるいはスロットルが開かれてＯＲ回路７０２の出力が“Ｈ”レベルになったことを条件に点火動作が実行される。これとは逆に、停車状態であり、かつスロットルが閉じていれば点火動作が中断される。
【００７４】
警告ブザー制御部８００は、動作モードおよび動作パターン毎に、車両の走行状態や運転者の着座状態に応じて、運転者に種々の注意を促すための警告として、例えばブザー音を発する。非着座継続判定部８０１には着座スイッチ２５４の状態信号が入力される。非着座継続判定部８０１は運転者の非着座時間を計時するタイマ８０１２を備え、タイマ８０１２がタイムアウトすると“Ｈ”レベルの非着座継続信号Ｓ_８０１２を出力する。なお、本実施形態のタイマ８０１２は、１秒でタイムアウトするように予め設定されている。
【００７５】
点火オフ継続判定部８０２は、エンジンの点火オフ時間を計時するタイマ８０２１を備え、点火オフ状態が検知されると直ちに、“Ｈ”レベルの点火オフ信号Ｓ_８０２３を出力すると共にタイマ８０２１をスタートさせる。タイマ８０２１がタイムアウトすると、“Ｈ”レベルの点火オフ継続信号Ｓ_８０２１を出力する。本実施形態では、タイマ８０２１が３分でタイムアウトするように設定されている。
【００７６】
ブザー制御部８０５は、各動作モード（パターン）信号Ｓ_３０１ａ、Ｓ_３０１ｂ、Ｓ_３０１Ｃ、非着座継続信号Ｓ_８０１２、点火オフ継続信号Ｓ_８０２１、点火オフ信号Ｓ_８０２３、走行判定部７０１の出力信号およびスロットルセンサ２５７の出力信号に基づいて、ブザー１７５のオン／オフを決定し、オンさせる場合は“Ｈ”レベルの信号をブザー駆動部８１４へ出力する。
【００７７】
ブザー制御部８０５は、図１５に示したように、動作モードが「始動モード」であればブザー１７５を常にオフとする。「停止発進モードの第１パターン」では、点火オフ状態での非着座がタイマ８０１２のタイムアウト時間（本実施形態では１秒）以上継続するか、あるいは点火オフ状態がタイマ８０２１のタイムアウト時間（本実施形態では３分）以上継続すると、ブザー１７５をオンにする。「停止発進モードの第２パターン」では、点火されておらず（点火オフ）で、スロットルセンサ２５７からの入力信号によりスロットル開度が“０”であり、かつ車速センサ２５５からの入力信号により走行判定部７０１で車速が０ｋｍと判定されると、ブザー１７５をオンにする。「アイドルスイッチモード」では、点火オフかつ非着座が１秒以上継続すると、ブザー１７５をオンにする。ブザー駆動部８１４は、ブザー制御部８０５の出力信号が“Ｈ”レベルになると、０．２秒間のオンと１．５秒間のオフとを繰り返すブザー駆動信号をブザー１７５へ出力する。
【００７８】
このように、本実施形態のブザー制御では、「停止発進モード」での走行中に、例えば道路工事による片側交通規制等で前照灯を点灯させたまま長時間（本実施形態では、３分以上）の停車（エンジン停止）を強いられると、「停止発進モード」の動作パターンが「第１パターン」から「第２パターン」へ遷移するのと同時に、アイドリングを許可する旨がブザー１７５により運転者に通知される。したがって、運転者はブザーに応答してスタータスイッチ２５８を投入するだけで、前照灯１６９を長時間点灯させ続けることによるバッテリ上がりを防止できる。
【００７９】
充電制御部５００の加速操作検知部５０２では、スロットルセンサ２５７からの入力信号と車速センサ２５５からの入力信号により、車速が０キロより大きく、かつスロットルが全閉状態から全開状態まで開かれる時間が、例えば０．３秒以内であると、加速操作があったと認識して１ショットの加速操作検知パルスを発生する。
【００８０】
発進操作検知部５０３は、車速が０キロでエンジン回転数が所定の設定回転数（本実施形態では、２５００ｒｐｍ）以下のときにスロットルが“開”であれば、発進操作があったと認識して１ショットの発進操作検知パルスを発生する。充電制限部５０４は、前記加速検知パルス信号を検出すると６秒タイマ５０４ａをスタートし、当該６秒タイマ５０４ａがタイムアウトするまで、レギュレータレクティファイア１６７を制御してバッテリ１６８の充電電圧を常時の１４．５Ｖから１２．０Ｖへ低下させる。
【００８１】
上記充電制御によれば、運転者がスロットルを急激に開いて急加速した時や、停止状態からの発進時には充電電圧が低下し、始動兼発電装置２５０の電気負荷が一時的に低減される。したがって、始動兼発電装置２５０によりもたらされるエンジンの２００の機械的負荷も低減されて加速性能が向上する。また、エンジンの自動停止時にはＦＥＴ等のスイッチング素子をチョッピング制御して前照灯１６９を減光し、バッテリの放電を最小限に抑えるようにすれば、始動兼発電装置２５０の負荷がさらに低減されるので加速性能の更なる向上が可能になる。
【００８２】
なお、充電制限部５０４は、図１５に示したように、６秒タイマ５０４ａがタイムアウトするか、エンジン回転数が設定回転数（本実施形態では、７０００ｒｐｍ）を超えるか、あるいはスロットル開度が減少すると、充電制御を停止して充電電圧を常時の１４．５Ｖへ戻す。
【００８３】
図１４において、スタータリレー制御部４００は、前記各動作モードや動作パターンに応じて、所定の条件下でスタータリレー１６２を起動する。Ｎｅセンサ１５３の検知信号がアイドリング以下判定部４０１へ供給される。アイドリング以下判定部４０１は、エンジン回転数が所定のアイドリング回転数（例えば、８００ｒｐｍ）以下であると“Ｈ”レベルの信号を出力する。ＡＮＤ回路４０２は、アイドリング以下判定部４０１の出力信号と、ストップスイッチ２５９の状態信号と、スタータスイッチ２５８の状態信号との論理積を出力する。ＡＮＤ回路４０４は、アイドリング以下判定部４０１の出力信号と、スロットルセンサ２５７の検出信号と、着座スイッチ２５４の状態信号との論理積を出力する。ＯＲ回路４０８は、前記各ＡＮＤ回路４０２、４０４の出力信号の論理和を出力する。
【００８４】
ＯＲ回路４０９は、動作モード信号Ｓ_３０１ｃと動作モード信号Ｓ_３０１ａの反転信号との論理和を出力する。ＡＮＤ回路４０３は、ＡＮＤ回路４０２の出力信号とＯＲ回路４０９の出力信号との論理積を出力する。ＡＮＤ回路４０５は、前記ＡＮＤ回路４０４の出力信号と、前記動作モード信号Ｓ_３０１ａと、前記動作パターン信号Ｓ_３０１ｂの反転信号との論理積を出力する。ＡＮＤ回路４０７は、前記動作モード信号Ｓ_３０１ａ、動作パターン信号Ｓ_３０１ｂおよびＯＲ回路４０８の出力信号の論理積を出力する。ＯＲ回路４０６は、前記各ＡＮＤ回路４０３、４０５、４０７の論理和をスタータリレー１６２へ出力する。
【００８５】
このようなスタータリレー制御によれば、「始動モード」および「アイドルスイッチモード」中はＯＲ回路４０９の出力信号が“Ｈ”レベルなのでＡＮＤ回路４０３がイネーブル状態となる。したがって、エンジン回転数がアイドリング以下であり、かつストップスイッチ２５９がオン状態（ブレーキ操作中）のときにスタータスイッチ２５８が運転者によりオンされてＡＮＤ回路４０２の出力が“Ｈ”レベルになると、スタータリレー１６２が導通してスタータモータ１７１が起動される。
【００８６】
また、「停止発進モードの第１パターン」では、ＡＮＤ回路４０５がイネーブル状態となる。したがって、エンジン回転数がアイドリング以下であり、着座スイッチ２５４がオン状態（運転者がシートに着座中）でスロットルが開かれると、ＡＮＤ回路４０４の出力が“Ｈ”レベルとなり、スタータリレー１６２が導通してスタータモータ１７１が起動される。
【００８７】
さらに、「停止発進モードの第２パターン」では、ＡＮＤ回路４０７がイネーブル状態となる。したがって、前記各ＡＮＤ回路４０２、４０４のいずれかが“Ｈ”レベルとなると、スタータリレー１６２が導通してスタータモータ１７１が起動される。
【００８８】
停止時クランク角制御部１０００は、エンジンが停止した時に、予め設定した時間スタータモータ１７１を逆転させて所望のクランク角度位置でエンジンを停止させる。停止判定タイマ１００１はＮｅセンサ１５３を監視し、Ｎｅセンサ１５３から出力がない状態が予定時間Ｔｘ続いたときにタイムアウト信号（“Ｈ”レベル）を出力する。このタイムアウト信号はエンジン停止を表す。停止判定タイマ１００１のタイムアウト信号はＡＮＤ回路１００２、ＡＮＤ回路１００７、および逆転許可タイマ１００４に入力される。
【００８９】
逆転許可タイマ１００４は停止判定タイマ１００２からのタイムアウト信号に応答して時間Ｔｙが経過するまで、出力信号を“Ｈ”に維持する。時間Ｔｙはエンジン冷却水の水温を検知する水温センサ１５５の検知信号に対応して、水温が高いほど短い時間が選択される。時間Ｔｙと水温との関係は図１８に関して後述する。
【００９０】
比較部１００３では、クランキングの回転数より大きく、かつアイドル回転数よりも小さく設定された基準回転数Ｎref と、Ｎｅセンサ１５３の出力に基づくエンジン回転数Ｎｅとが比較される。エンジン回転数Ｎｅが基準回転数Ｎref 以上のときにはエンジン状態オンを表す信号“Ｌ”を出力する。また、エンジン回転数Ｎｅが基準回転数Ｎref 未満のときにはエンジン状態オフを表す信号“Ｈ”を出力する。比較部１００３からの信号はＡＮＤ回路１００２に入力される。
【００９１】
ＡＮＤ回路１００２および逆転許可タイマ１００４の出力信号、ならびにカムセンサ１５５の検出信号はＡＮＤ回路１００５に入力され、ＡＮＤ回路１００５はこれらの出力信号の論理和を出力し、この論理和はインバータ１００６で反転されて逆転リレー１６２ａに供給される。
【００９２】
さらに、逆転許可タイマ１００４の出力信号は、ＡＮＤ回路１００７に入力される。ＡＮＤ回路１００７の他方の入力には、停止判定タイマ１００１のタイムアウト信号が接続される。ＡＮＤ回路１００７の出力はスタータリレー制御部４００のＯＲ回路４０６に入力される。なお、この停止時クランク角制御部１０００の動作はさらに後述する。
【００９３】
バイスタータ制御部９００では、Ｎｅセンサ１５３からの出力信号がＮｅ判定部９０１に入力される。このＮｅ判定部９０１は、エンジン回転数が予定値以上であると“Ｈ”レベルの信号を出力してバイスタータリレー１６４を閉じる。このような構成によれば、いずれの動作モードにおいても、エンジン回転数が予定値以上であれば燃料を濃くすることができる。
【００９４】
インジケータ制御部６００では、Ｎｅセンサ１５３からの出力信号がＮｅ判定部６０１に入力され、Ｎｅ判定部６０１はエンジン回転数が予定値以下であると“Ｈ”レベルの信号を出力する。ＡＮＤ回路６０２は、着座スイッチ２５４の状態信号とＮｅ判定部６０１の出力信号との論理積を出力する。ＡＮＤ回路６０３は、ＡＮＤ回路６０２の出力信号、前記動作モード信号Ｓ_３０１ａおよび動作パターン信号Ｓ_３０１ｂの反転信号の論理積をスタンバイインジケータ２５６に出力する。スタンバイインジケータ２５６は、入力信号が“Ｌ”レベルであると消灯し、“Ｈ”レベルであると点滅する。
【００９５】
すなわち、スタンバイインジケータ２５６は「停止発進モード」中の停車時に点滅するので、運転者はスタンバイインジケータ２５６が点滅していれば、エンジンが停止していてもアクセルを開きさえすれば直ちに発進できることを認識することができる。
【００９６】
次に、始動時および停止時のスタータモータ１７１の制御を詳細に説明する。本実施形態のエンジンでは、エンジン始動時、クランクシャフトを正転時の負荷トルクが小さい位置まで一旦逆転させた後、改めてスタータモータを正転方向に駆動してエンジンを始動させる。しかし、スタータモータを一定の時間逆転させただけでは、エンジンの回転フリクションの相違によって、所望のクランク角度位置から正転を開始させることができない。そこで、図１４に関して説明したように、車両停止時には、水温センサ１５５の出力に応じて決定した逆転時間だけスータタモータ１７１を逆転させるようにした。これによって、一旦停止時の再始動時には、負荷トルクの影響を避けて即座に始動発進させることができる。
【００９７】
図１７は、スタータモータ１７１起動時のクランク角度位置と乗越トルクつまり上死点を越える時に必要なトルクとの関係を示す図である。同図において、クランク角度位置が圧縮上死点Ｃ／Ｔの手前４５０度〜６３０度の範囲つまり排気上死点Ｏ／Ｔの手前９０度〜２７０度の範囲（低負荷範囲）では乗越トルクは小さい。一方、圧縮上死点Ｃ／Ｔの手前９０度〜４５０度の範囲（高負荷範囲）では乗越トルクは大きく、特に圧縮上死点Ｃ／Ｔの手前１８０度では乗越トルクが最大となっている。すなわち、おおよそ圧縮上死点Ｃ／Ｔの手前では乗越トルクが大きく、おおよそ排気上死点Ｏ／Ｔの手前では乗越トルクが小さい。
【００９８】
そこで、本実施形態では、スタータモータ１７１をクランクシャフト１２の逆転方向に付勢した場合、前記低負荷範囲でクランクシャフト１２が停止するようにこの付勢時間を決定した。このようにクランクシャフト１２を低負荷範囲まで逆転させ、その位置からスタータモータ１７１を正転方向に付勢させれば、小さい乗越トルクで圧縮上死点Ｃ／Ｔを越えさせることができる。
【００９９】
ところで、エンジンを停止させた時、圧縮上死点Ｃ／Ｔ近傍（逆転方向側では圧縮上死点Ｃ／Ｔから手前約１４０度までの範囲）にはクランクが止まらないことが多い（ハッチングを施した範囲）。そこで、圧縮上死点Ｃ／Ｔの手前約１４０度から前記低負荷範囲の前端部、つまり排気上死点Ｏ／Ｔの手前９０度までクランク角度位置を変化させるのに要する時間、スタータモータ１７１を逆転方向に付勢する。
【０１００】
特に、圧縮上死点Ｃ／Ｔおよび排気上死点Ｏ／Ｔ間をクランクシャフト１２が回転するのに要する時間以上、つまりクランク角度位置が３６０度変化する時間以上逆転させれば、逆転開始時にクランクシャフト１２がどこに位置していても、３６０度以上逆転させた後のクランク角度位置は、排気上死点Ｏ／Ｔの手前、つまり低負荷範囲に含まれる。
【０１０１】
図１８は、スタータモータ１７１の逆転時間とエンジンの冷却水温との関係を示す図であり、縦軸には逆転時間Ｔｙ（秒）、横軸には水温をそれぞれ示す。図中実線はスタータスイッチ２５８による始動時に適用される時間（第１時間）Ｔｙ１を示し、点線はスロットルセンサセンサ２５７の出力をもとに発進操作を検知してエンジンを再始動させる時に適用される時間（第２時間）Ｔｙ２を示す。これら第１時間および第２時間はエンジンの冷却水温毎つまり回転フリクション毎にクランクシャフトが３６０度逆転するのに要する時間を計測して決定している。なお、逆転時のスタータモータ１７１の回転数および回転トルクは、圧縮上死点Ｃ／Ｔの乗越トルクより小さい値に設定してある。
【０１０２】
第１時間と第２時間とが異なっているのは、それぞれの始動態様により、暖機の程度が異なるからであり、この程度によって、エンジン冷却水の温度が同じであっても回転フリクションが異なるためである。スロットルセンサセンサ２５７の出力をもとに発進操作を検知してエンジンを再始動させる場合よりも、スタータスイッチ２５８によって初期始動する場合の方が暖機が不十分であってフリクションが大きいので、逆転時間は大きくしている（Ｔｙ１＞Ｔｙ２）。
【０１０３】
なお、第２時間と第１時間との差は、エンジン冷却水温が高くなるほど、つまり回転フリクションが小さくなるほど小さくしている。水温が高くなって回転フリクションが小さくなれば、暖機されていない初期の始動時と、暖機が十分である再始動時とで逆転時間によるクランクシャフト１２の回動量に大きな差異がなくなるからである
【０１０４】
次に、エンジン停止時のスタータモータ１７１の動作のための構成を説明する。図１は、スタータモータ１７１の正逆転回路である。図１において、停止時クランク角制御部１０００はＮｅセンサ１５３の検出信号に基づいてエンジンが停止と判断されると、スタータリレー１６２（以下、「リレーＲｙＡ」という）をオンにするとともに、逆転リレー１６２ａ（以下、「リレーＲｙＢ」という）をオフにする。このリレー切替状態は、図１４に関して説明したようにフリクション検出手段としての水温センサ１５５の水温検出結果に基づいて決定される時間Ｔｙ１または時間Ｔｙ２だけ保持される。また、スタータリレー制御部４００にはスタータスイッチ２５８およびストップスイッチ２５９等のオン・オフ信号が入力され、始動条件が満足されるとリレーＲｙＡがオンにされる。
【０１０５】
一方、スタータモータ１７１はリレーＲｙＢの第１の接点Ｒｙｂ１を介してリレーＲｙＡの接点Ｒｙａに接続されていると共に、リレーＲｙＢの第２の接点Ｒｙｂ２および抵抗Ｒを介してリレーＲｙＡの接点Ｒｙａに接続されている。リレーＲｙＡの接点Ｒｙａの他端はバッテリ１６８のプラス端子に接続され、さらに、バッテリ１６８のマイナス端子は前記第１の接点Ｒｙｂ１の常閉(NC)側およびＲｙｂ２の常開(NO)側に接続されている。
【０１０６】
この構成において、リレーＲｙＡがオンで、リレーＲｙＢがオフの場合は、スタータモータ１７１には矢印ＲＲ方向に電流が流れてモータ１７１は逆転する。すなわち、エンジンが停止した後、エンジン冷却水温に対応した時間Ｔｙ１または時間Ｔｙ２が経過するまでクランクシャフト１２は逆転する。一方、リレーＲｙＡがオンで、リレーＲｙＢがオンの場合は、第１および第２の接点Ｒｙｂ１，Ｒｙｂ２が図示とは反対側に切換えられ、スタータモータ１７１には矢印ＲＦ方向に電流が流れてスタータモータ１７１は正転する。リレーＲｙＡがオフのときはスタータモータ１７１に給電されず、クランクシャフト１２は回転しない。
【０１０７】
なお、スタータモータ１７１は、軽量小形化するため、低トルクモータを使用し、それを正転時は進角させてトルクを増大させている。したがって、逆転時は遅角となるためトルクは正転時のトルクの１／２ないし１／３程度にしかならない。さらに逆転の場合は、リレー接点保護の目的で抵抗Ｒを通じて電流が流れるため、正転の場合より電流が制限されるので、逆転時は正転時より回転速度が極めて小さくなる。これらの相乗作用により、仮に、逆転の開始位置が前記低負荷範囲に近いか、すでに低負荷範囲に入っていて、クランクが圧縮上死点Ｃ／Ｔまで逆転してきたとしても、この圧縮上死点Ｃ／Ｔを乗り越えて非所望のクランク角度位置、つまり正転時に圧縮上死点Ｃ／Ｔを乗り越えるときに高い負荷トルクを必要とする位置にまで逆転することはない。したがって、逆転終了時にクランク角度位置が圧縮上死点Ｃ／Ｔ近傍にまで達しても、通電を停止したときには、クランクは圧縮上死点Ｃ／Ｔから正転方向に回動して停止する。
【０１０８】
続いて、上記制御を図１９のフローチャートを参照して説明する。このフローチャートに示した処理は、メインスイッチ１７３がオン操作されると実行され、スタータスイッチ２５８がオンで、かつストップスイッチ２５９がオンになれば始動制御が開始される。まず、ステップＳ１では、水温センサ１５５の出力によりエンジン冷却水温度を検出する。ステップＳ２では、検出した前記水温に対応する逆転時間Ｔｙ１を前記テーブル（図１８参照）から読み出す。ステップＳ３ではリレーＲｙＡをオンにし、このオン状態を時間Ｔｙ１だけ維持するためのタイマＴ１をスタートさせる。このとき、リレーＲｙＢはオフであるので、クランクシャフト１２は逆転する。
【０１０９】
ステップＳ４では、タイマＴ１が時間Ｔｙ１に達したか否かを判断し、この判断が肯定ならばステップＳ５に進む。ステップＳ５ではリレーＲｙＢをオンにしてクランクの正転を開始する。これと同時にタイマＴ１をクリアにする。ステップＳ６ではスタータスイッチ２５８がオフか否かが判断され、運転者がスタートスイッチ２５８を離すと、この判断が肯定となってステップＳ７に進む。
【０１１０】
ステップＳ７ではリレーＲｙＡをオフにし、ステップＳ８ではタイマＴｐをスタートさせる。ステップＳ９ではタイマＴｐの値がリレーＲｙＢの接点保護のための時間ｔ１が経過したか否かを判断する。時間ｔ１が経過したならばステップＳ１０でリレーＲｙＢをオフにする。ステップＳ１１ではタイマＴｐをリセットする。
【０１１１】
始動制御が終われば、次の制御種類を判別し（ステップＳ１２）、それぞれの制御、つまり点火制御（ステップＳ１３）、充電制御（ステップＳ１４）、前照灯制御（ステップＳ１５）、およびブザー制御（ステップＳ１６）等が繰り返されて車両は走行を続ける。走行中に、予定の条件が成立したならば、始動制御のためにステップＳ１に進むか、エンジン停止制御（詳細は後述）に移行する。
【０１１２】
次に、エンジン停止制御の処理を説明する。図２０のフローチャートにおいて、ステップＳ２１では水温センサ１５５の出力によりエンジン冷却水温度を検出する。ステップＳ２２では、検出した前記水温に対応する逆転時間Ｔｙ２を前記テーブル（図１８参照）から読み出す。ステップＳ２３ではリレーＲｙＡをオンにし、このオン状態を時間Ｔｙ２だけ維持するためのタイマＴ２をスタートさせる。このとき、リレーＲｙＢはオフであるので、クランクシャフト１２は逆転する。
【０１１３】
ステップＳ２４では、タイマＴ２が時間Ｔｙ２に達したか否かを判断し、この判断が肯定ならばステップＳ２５に進む。ステップＳ２５では、タイマＴ２をクリアにする。ステップＳ２６では、リレーＲｙＡをオフにする。リレーＲｙＡがオフになれば、スタータモータ１７１は停止する。
【０１１４】
ステップＳ２７ではエンジン始動条件が成立したか否か、つまりスタータスイッチ２５８がオンで、かつストップスイッチ２５９がオンならばエンジン始動条件が成立する。エンジン始動条件が成立したならばステップＳ２８に進んでリレーＲｙＢをオンにする。リレーＲｙＢをオンにすることにより、正転の準備がなされる。ステップＳ２９ではタイマＴｐをスタートさせる。ステップＳ３０ではタイマＴｐの値がリレーＲｙＢの接点保護のための時間ｔ１が経過したか否かを判断する。時間ｔ１が経過したならばステップＳ３１でタイマＴｐをリセットし、ステップＳ３２ではリレーＲｙＡをオンにする。これによりクランクシャフト１２は回転を開始する。ステップＳ２８でリレーＲｙＢがオンになっているので、クランクシャフト１２の回転方向は正転方向である。ステップＳ３３ではエンジンが始動されたか否かが判別され、エンジンが始動されたならばステップＳ７（図１９）に進む。
【０１１５】
ステップＳ３３が否定の場合、つまり予めクランクシャフト１２を逆転しておいたにもかかわらず、その後の正転動作によってエンジンが始動しなかった場合はステップＳ３４でリレーＲｙＡをオフにして一旦スタータモータ１７１を停止させ、逆転のため、ステップＳ３５でリレーＲｙＢをオフにする。ステップＳ３６ではリレーＲｙＡをオンにし、このオン状態を時間Ｔｙ１だけ維持するためのタイマＴ１をスタートさせる。時間Ｔｙ１の間だけ、クランクシャフト１２は逆転される。
【０１１６】
ステップＳ３７では、タイマＴ１が時間Ｔｙ１に達したか否かを判断し、この判断が肯定ならばステップＳ３８に進む。ステップＳ３８ではリレーＲｙＢをオンにしてクランクの正転を開始する。これと同時にタイマＴ１をクリアにする。ステップＳ３９では、エンジンが始動したか否かを判断し、エンジンが始動したならばステップＳ７に進む。
【０１１７】
こうして、スタータモータを逆転させた後、正転させてもエンジンが始動しないときは、クランク角度位置がどの位置にあるかにかかわらず、直ちにクランクシャフト１２を逆転させた後、再度正転させる。
【０１１８】
本実施形態においては、クランクシャフト１２の負荷となるフリクションを代表するパラメータとして冷却水温度を採用したが、逆転時間を決定するパラメータはこれに限定されない。例えば、エンジンオイルの温度を検知する手段を設け、この温度に応じて逆転時間を決定してもよい。
【０１１９】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１〜５の発明によれば、回転フクリクションの大きさにかかわらず、クランクシャフトを逆転させて停止させたときのクランク角度位置が、その位置から正転した場合に、小さい負荷トルクで始動できる位置になるように制御できる。特に、クランク角度が始動の容易な位置にあるか、始動困難な位置にあるかを判断することなく上記制御を行うことができるので、例えば、カムパルサ等、クランク角度位置を検出するための部品を必要としない。したがって、エンジンの軽量化、小型化、低コスト化を図ることができる。
【０１２０】
エンジンの暖機具合に応じて逆転時間を設定できるので、暖機時の逆転時間を短くして俊敏な始動性を達成することができる。特に、運転者の発進操作に応答してエンジンを再始動させる制御を行っている場合には、発進までの時間が短縮されるだけでなく、逆転時間を適正にすることによって通電時間の短縮化を図ることができ、電力ロスを小さくすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる始動装置の要部機能ブロック図である。
【図２】本発明を適用したエンジン始動装置が搭載されるスクータ型自動二輪車の全体側面図である。
【図３】スクータ型自動二輪車の計器盤回りの平面図である。
【図４】着座検出装置の概要を示す模式図である。
【図５】図２に示したエンジンのＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図６】エンジンのシリンダヘッド周辺の側面断面図である。
【図７】自動変速装置の駆動側断面図である。
【図８】自動変速装置の従動側断面図である。
【図９】オイル循環装置を示す断面図である。
【図１０】クランクセンサの配置を示す側面断面図である。
【図１１】クランクセンサの配置を示す正面断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態である始動停止制御システムの全体構成を示したブロック図である。
【図１３】主制御装置の機能を示したブロック図（その１）である。
【図１４】主制御装置の機能を示したブロック図（その２）である。
【図１５】主制御装置の主要動作を一覧表として示した図である。
【図１６】動作モードおよび動作パタ−ンの切り換え条件を示した図である。
【図１７】クランク角度位置と乗越トルクとの関係を示した図である。
【図１８】逆転時間と水温との関係を示す図である。
【図１９】始動制御のフローチャートである。
【図２０】エンジン停止制御のフローチャートである。
【符号の説明】
２…車体前部、３…車体後部、８…シート、８ａ…フレーム、９…クランク室、９ａ…ラゲッジボックス、１２…クランクシャフト、１５３…Ｎｅセンサ、１５５…水温センサ、１６２…スタータリレー（リレーＲｙＡ）、１６２ａ…逆転リレー（リレーＲｙＢ）、１７１…スタータモータ、２５４…着座スイッチ、２５８…スタータスイッチ、２５９…ストップスイッチ、１００４…逆転許可タイマ

Claims

クランクシャフトを予定の逆転時間逆転させた後、正転させてエンジンを始動させるエンジン始動装置において、
前記逆転時間は、エンジンの回転フリクションに応じて、該回転フリクションが大きい場合は長く、回転フリクションが小さい場合は短くなるように設定されているとともに、
車両が停止したときにエンジンを停止させ、運転者による発進操作に応答してエンジンを再始動させるエンジン停止始動制御手段を具備し、
前記発進操作によるエンジン再始動時における前記逆転時間が、スタータスイッチによるエンジン始動時の逆転時間より短く設定されていることを特徴とするエンジン始動装置。
前記回転フリクションをエンジン温度で代表させ、エンジン温度が高いときは前記逆転時間を短く、エンジン温度が低いときは前記逆転時間を長く設定することを特徴とする請求項１記載のエンジン始動装置。
前記逆転時間が、予定のエンジン回転フリクション時に、圧縮上死点および排気上死点間をクランクシャフトが回転するのに要する時間以上に設定されていることを特徴とする請求項１または２記載のエンジン始動装置。
スタータスイッチによるエンジン始動時の前記逆転時間と前記発進操作によるエンジン再始動時における前記逆転時間との差が、前記回転フリクションが小さくなるほど小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のエンジン始動装置。
前記クランクシャフトの逆転時の回転速度および回転トルクは、圧縮上死点の乗り越しに必要なトルクよりも小さく設定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のエンジン始動装置。