JP2007192170A - エンジン始動システム - Google Patents

Abstract

【課題】発電機、電子制御燃料噴射装置、及び点火装置を具備するエンジンの始動性を向上させる。
【解決手段】キックスタータによる始動操作があり、発電機１０４による発電電圧が所定値以上になると、ＥＣＭ１０１が起動する。起動したＥＣＭ１０１は、一般負荷用リレー１１７に信号を出力して、一般負荷１１６に対する電力供給を遮断する。そして、エンジン回転数が第１の設定値以上となったならば、タイマー１０１ａによるカウントを開始し、また、インジェクタ２８やイグニッションコイル１０２を作動させる。その後、エンジン回転数が第２の設定値以上となり、さらにタイマー１０１ａによるカウント開始から設定時間が経過していれば、一般負荷用リレー１１７に信号を出力して閉操作することで、一般負荷１１６に対する電力供給の遮断を解除する。
【選択図】図５

Description

本発明は、例えばバッテリレス車両に搭載される、発電機、電子制御燃料噴射装置、及び点火装置を具備するエンジンの始動システムに関する。

軽量化を図る目的でバッテリを搭載しないようにした所謂バッテリレス車両が知られている。バッテリレス車両では、エンジンの回転で駆動される発電機から得られる電力で電装品負荷を駆動させる。

バッテリレス車両のエンジン始動に関して、例えば特許文献１には、キック始動時に直流電源からランプ負荷を切り離し、点火装置の作動後に、点火装置から出力される出力信号により直流電源とランプ負荷を接続するようにしたバッテリレス車両用始動装置が開示されている。

また、特許文献２には、発電機の出力と点火装置を除く他の負荷との間にスイッチ手段を介設して、予め設定したエンジン回転数に達した時点でスイッチ手段を閉状態にするようにしたバッテリレス車の始動時電装品負荷軽減制御装置が開示されている。

実用新案登録第２５１８９０４号公報 特許第３２０１６８４号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたバッテリレス車両用始動装置では、点火装置の作動直後はエンジン回転が安定せず、発電機からの電力供給が充分でないこともある。このように発電機からの電力供給が充分でないときに直流電源とランプ負荷を接続すると、特に電子制御燃料噴射装置を採用している場合には、電子制御燃料噴射装置の駆動用電力が充分に確保されず、始動直後のエンジン回転不安定期間にエンジンが停止するおそれもある。

また、特許文献２に開示されたバッテリレス車の始動時電装品負荷軽減制御装置では、エンジン始動直後はエンジン回転が安定しないため、いったんは予め設定したエンジン回転数に達したものの、その後エンジン回転数が落ち込むこともある。その場合、スイッチ手段の開閉切り替えが頻繁となり、例えば最も電力を要するラジエータファンの駆動が頻繁に行われるようになるため、発電機による電力が浪費されてしまう。そのため、特に電子制御燃料噴射装置を採用している場合には、電子制御燃料噴射装置の駆動用電力が充分に確保されず、エンジンが停止するおそれもある。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、発電機、電子制御燃料噴射装置、及び点火装置を具備するエンジンの始動性を向上させることを目的とする。

本発明によるエンジン始動システムは、発電機、電子制御燃料噴射装置、及び点火装置を具備するエンジンの始動システムであって、エンジン始動時に、前記電子制御燃料噴射装置の制御手段及び前記点火装置の制御手段が起動して、前記発電機から所定の電装品負荷への電力供給を遮断し、計時手段による計時を開始させ、前記計時手段による計時開始から設定時間経過後に、前記所定の電装品負荷への電力供給の遮断を解除する構成にした点に特徴を有する。
また、本発明によるエンジン始動システムの他の特徴とするところは、エンジン回転数が設定値以上であることを更に条件として、前記所定の電装品負荷への電力供給の遮断を解除する点にある。
また、本発明によるエンジン始動システムの他の特徴とするところは、前記エンジン回転数の設定値がアイドリング状態におけるエンジン回転数よりも低い点にある。
また、本発明によるエンジン始動システムの他の特徴とするところは、エンジン始動方式がキックスタータ又はリコイルスタータによるものである点にある。
また、本発明によるエンジン始動システムの他の特徴とするところは、バッテリレス車両に用いられる点にある。
また、本発明によるエンジン始動システムの他の特徴とするところは、前記所定の電装品負荷には、ラジエータファンの駆動制御系回路及びランプのうち少なくともいずれか一つが含まれる点にある。

本発明によれば、エンジン始動時に、電子制御燃料噴射装置の制御手段及び点火装置の制御手段が起動して、発電機から所定の電装品負荷への電力供給を遮断し、設定時間経過後に当該所定の電装品負荷への電力供給の遮断を解除するので、電子制御燃料噴射装置や点火装置を確実に駆動させて、エンジン回転が安定してから、所定の電装品負荷への電力供給が開始されることになり、エンジンの始動性を向上させることができる。

以下、図面に基づいて、本発明による好適な実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
図１、２には、本発明を適用した実施形態に係る鞍乗型４輪車（ＡＴＶ：All Terrain Vehicle）１０の外観を示す。図中、前方及び後方をそれぞれ矢印Ｆｒ及び矢印Ｒｒで表わす。

鞍乗型４輪車１０は基本骨格を構成する鋼管製の車体フレームを備え、基本構成において車体フレームの前部及び後部に前輪１１及び後輪１２が配設され、前輪１１相互間に操舵装置１３を装備するとともに、前輪１１及び後輪１２との間の車体フレームにエンジンユニット１４が搭載される。

図３、４に示すように、車体フレームは上部フレーム１５Ａ、下部フレーム１５Ｂ及び前部フレーム１５Ｃ等を含むメインフレーム１５とボディフレーム１６とシートフレーム１７とからなる。そして、車幅方向にそれぞれ左右一対配設されるこれらのフレーム部材がクロスメンバ等によって相互に連結され、車両の基本骨格を構成している。車体フレーム、特にメインフレーム１５とボディフレーム１６の内側には一定の空間が画成され、この空間にエンジンユニット１４等が収容支持される。

前輪１１及び後輪１２の間に位置するように車体フレームに搭載されるエンジンユニット１４は、例えば水冷式４サイクル単気筒のエンジンを含み、その出力は、エンジンケース１４Ａに一体に組み込まれたトランスミッションを経てドライブスプロケットに伝達される。この実施形態では、エンジンユニット１４はドライサンプ式にエンジン潤滑を行うようになっており、エンジンユニット１４とは別体に後述のオイルタンクを装備する。なお、詳細については省略するが、ドライブスプロケットはチェーンを介して後輪１２のドリブンスプロケットと結合し、これにより後輪１２が回転駆動される。

シートフレーム１７上にはシート底板１８Ａ（図４）を介して鞍乗型のシート１８が設置される。シート１８の前方には燃料タンク１９が設置され、さらにその前方に前輪１１を操向するためのステアリングハンドル２０及びこれを支持するステアリングシャフト２１が設けられている。なお、燃料タンク１９は燃料タンクカバー１９Ａによって覆われている。ステアリングシャフト２１は、その下端部が車両中央部における前輪１１の車軸付近に位置する軸受部で回転可能に軸支されており、また、図１に示すようにエンジン側すなわち後上方に傾斜配置される。

車体前部には前輪１１及び車体フレームの前部上方を覆うフロントフェンダ２２が設けられる。また、車体後部には後輪１２及び車体フレームの後部上方を覆うリヤフェンダ２３が設けられる。これらフロントフェンダ２２及びリヤフェンダ２３は合成樹脂材料により成形される。

図３、４をさらに参照して、ボディフレーム１６の後方には空気の吸込口２４ａを有するエアクリーナ２４が搭載され、このエアクリーナ２４の前部から延出するインテークパイプ２５がスロットルボディ２６と接続される。スロットルボディ２６はエンジンユニット１４のエンジンのインテークポートに接続される。燃料タンク１９に接続された燃料ポンプ２７からは、スロットルボディ２６に装着されたインジェクタ２８に燃料が供給され、インジェクタ２８より所定のタイミングで所定の量の燃料が噴射されるようになっている。

一方、エンジンの前方には排気管２９が取り付けられる。図４に示すようにシリンダ１４Ｂのシリンダヘッド１４Ｃに接続された排気管２９は、前方に突出してその後、エンジンの車両幅方向の一側方を通って車両後方へ向けて延設される。この例では排気管２９を、図３に示すようにエンジンの右側へ平面視で略Ｕ字状に湾曲させ、エアクリーナ２４の後方に配置されたマフラ３０まで延出させてこれに接続する。

図４に示すように、ボディフレーム１６に設けたピボット軸３１にスイングアーム３２が揺動可能に支持され、該スイングアーム３２の後端部に後輪１２の車軸が支持されるようになっている。スイングアーム３２は、クッションリンク３３を介してリヤクッションユニット３４と連結し、したがって後輪１２はこの緩衝機構を介して車体フレームに支持される。なお、前輪１１についても緩衝機構を備えている。

ステアリングシャフト２１は前輪１とエンジンユニット１４との間に配置されるが、ステアリングシャフト２１の後方にラジエータ３５が近接配置される。そして、車両側面視で、このラジエータ３５とエンジンユニット１４との間にオイルタンク３６とブリーザ装置のオイルキャッチタンク３７とが配置される。

本実施形態の鞍乗型４輪車１０では、バッテリ及びスタータモータを標準装備しているが、オプションとして、バッテリ及びスタータモータを取り外してバッテリレス車両とするとともにキックスタータを装備できるようになっている。本実施形態では、バッテリレス車両として、キックスタータでエンジンを始動させるようにしたものとして説明する。

図５には、本実施形態のエンジン始動システムの構成例を示す。エンジン制御装置（ＥＣＭ：Engine Control Module）１０１は、インジェクタ２８を制御したり、イグニッションコイル１０２を介して点火プラグ１０３を制御したりする。ＥＣＭ１０１は、内部に計時手段であるタイマー１０１ａやトランジスタ等の回路素子を含んで構成される。

発電機１０４は、具体的には図示しないが、エンジンのクランク軸と同軸上にあるマグネットロータ、発電出力を取り出すステータコイルにより構成される。発電機１０４による発電電圧は、整流回路１０５により整流され、出力電圧調整回路１０６により電圧調節される。なお、コンデンサ１０７は電源安定化のためのものである。

イグニッションキーの操作によりメインスイッチ１０８が閉じられていると、発電機１０４による発電電圧がＥＣＭ１０１に印加され、ＥＣＭ１０１が起動する。起動したＥＣＭ１０１は、エンジン回転数検出手段として機能するクランク角センサ１０９、吸気温センサ１１０、水温センサ１１１、吸気圧センサ１１２、スロットルセンサ１１３等の各センサから検出値を取得する。

通常はエンジンストップスイッチ１１４が閉じられているので、燃料ポンプリレー１１５が閉じられて燃料ポンプ２７が駆動される。ＥＣＭ１０１は、インジェクタ２８に開弁信号を出力して開閉操作することで、所定のタイミングで所定の量の燃料を噴射させる。一方、乗員の操作によりエンジンストップスイッチ１１４が開かれると、燃料ポンプ２７が駆動しなくなり、エンジンが停止する。

また、ＥＣＭ１０１は、一般負荷用リレー１１７に信号を出力して開閉操作することで、一般負荷（電装品負荷）１１６に対する発電機１０４からの電力供給を遮断したり、その遮断を解除したりすることができる。一般負荷１１６には、例えば、ラジエータファンの駆動制御系回路やヘッドライト等のランプ類が含まれる。

次に、図６のフローチャートを参照して、キックスタータによるエンジン始動時におけるエンジン始動システムの動作について説明する。本実施形態の鞍乗型４輪車１０では、エンジンのアイドル回転数は１８００ｒｐｍ程度である。

バッテリレス車両の場合、エンジン始動前はすべての電気系統が動作していない状態にある。この状態でキックスタータによる始動操作があると（ステップＳ１０１）、エンジンの回転とともに発電機１０４が回転し、ある回転数（例えば４００ｒｐｍ）以上になると、すなわち発電機１０４による発電電圧が所定値以上になると、ＥＣＭ１０１が起動する（ステップＳ１０２）。

起動したＥＣＭ１０１は、一般負荷用リレー１１７に信号を出力して開操作することで、一般負荷１１６に対する電力供給を遮断し、また、内部のタイマー１０１ａをリセットする（ステップＳ１０３）。

そして、ＥＣＭ１０１は、エンジン回転数が第１の設定値（例えば８００ｒｐｍ）以上となったならば（ステップＳ１０４）、キックスタータによるエンジン始動であると判断し、タイマー１０１ａによるカウントを開始し、また、インジェクタ２８やイグニッションコイル１０２を作動させる（ステップＳ１０５）。一方、ステップＳ１０４においてエンジン回転数が第１の設定値に達しなかった場合は、キック操作力が小さいため始動に必要な電力が得られないと判断し、本フローの最初に戻ってキックスタータによる再度の始動操作（ステップＳ１０１）を待つこととなる。スタータモータによるセルフスタートでは５００ｒｐｍ程度であるのに対し、キックスタートでは１０００ｒｐｍ程度まで回転数が上昇する。したがって、６００ｒｐｍ〜１０００ｒｐｍの範囲で第１の設定値を設定しておくことで、キックスタータによるエンジン始動であると判断することが可能である。

その後、ＥＣＭ１０１は、エンジン回転数が第２の設定値（例えば１２００ｒｐｍ）以上となり（ステップＳ１０６）、さらにタイマー１０１ａによるカウント開始から設定時間（例えば５秒）が経過したか否かを判定する（ステップＳ１０７）。エンジン回転数が第２の設定値（例えば１２００ｒｐｍ）以上となり、さらにタイマー１０１ａによるカウント開始から設定時間が経過していれば、エンジンの始動が完了して、インジェクタ２８による燃料噴射及びイグニッションコイル１０２を介しての点火プラグ１０３の点火が確実に行われていると判断する。これに対して、ステップＳ１０６においてエンジン回転数が第２の設定値に達しなかった場合は、正規の燃料噴射又は点火が行われなかったために始動できなかったものと判断し、本フローの最初に戻ってキックスタータによる再度の始動操作（ステップＳ１０１）を待つこととなる。

そこで、一般負荷用リレー１１７に信号を出力して閉操作することで、一般負荷１１６に対する電力供給の遮断を解除する。これにより、発電機１０４による発電電圧が一般負荷１１６にも印加され、ラジエータファンの駆動制御系回路やヘッドライト等のランプ類を含む一般負荷１１６を作動させることができる（ステップＳ１０８）。

以上述べたように、キックスタータによるエンジン始動時に、まずＥＣＭ１０１が起動して、発電機１０４から一般負荷１１６への電力供給を遮断し、設定時間経過後に一般負荷１１６への電力供給の遮断を解除する。このように時間に基づいて一般負荷１１６への電力供給の遮断を解除することにより、インジェクタ２８による燃料噴射及びイグニッションコイル１０２を介しての点火プラグ１０３の点火が確実に行われて、エンジン回転が安定してから、一般負荷１１６への電力供給が開始されることになる。従来の技術として既述したようにエンジン回転数だけに基づいた場合は、いったんは予め設定したエンジン回転数に達したものの、その後エンジン回転数が落ち込むようなこともあるが、そのような不具合も避けることができる。

特に、本実施形態の場合、エンジン回転数（ステップＳ１０６）及び時間（ステップＳ１０７）の両方に基づいて一般負荷１１６への電力供給の遮断を解除するので、確実にエンジン回転の安定後に一般負荷１１６へ電力供給を開始させることができる。その際、ステップＳ１０６にて使用される第２の設定値としては、アイドリング状態のエンジン回転数（本実施形態においては１８００ｒｐｍ程度）より低く、キックスタート時に上昇し得るエンジン回転数（本実施形態においては１０００ｒｐｍ程度）より高い数値としておくのが好ましい。

なお、設定時間は任意であり、任意に変更可能としておいてもよい。比較的長い時間を設定すれば、それだけ確実にエンジン回転の安定後に一般負荷１１６への電力供給を開始させることができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態として、タイマー１０１ａによるカウント開始のタイミングを変更した例を説明する。図７のフローチャートを参照して、キックスタータによるエンジン始動時におけるエンジン始動システムの動作について説明する。なお、エンジン始動システムの構成については、上記第１の実施形態で説明したものと同様であるので、ここではその詳細な説明は省略する。

バッテリレス車両の場合、エンジン始動前はすべての電気系統が動作していない状態にある。この状態でキックスタータによる始動操作があると（ステップＳ２０１）、エンジンの回転とともに発電機１０４が回転し、ある回転数（例えば４００ｒｐｍ）以上になると、すなわち発電機１０４による発電電圧が所定値以上になると、ＥＣＭ１０１が起動する（ステップＳ２０２）。

起動したＥＣＭ１０１は、一般負荷用リレー１１７に信号を出力して開操作することで、一般負荷１１６に対する電力供給を遮断し、また、内部のタイマー１０１ａをリセットする（ステップＳ２０３）。

そして、ＥＣＭ１０１は、エンジン回転数が第１の設定値（例えば８００ｒｐｍ）以上となったならば（ステップＳ２０４）、キックスタータによるエンジン始動であると判断し、インジェクタ２８やイグニッションコイル１０２を作動させる（ステップＳ２０５）。一方、ステップＳ２０４においてエンジン回転数が第１の設定値に達しなかった場合は、本フローの最初に戻ってキックスタータによる再度の始動操作（ステップＳ２０１）を待つ。

その後、ＥＣＭ１０１は、エンジン回転数が第２の設定値（例えば１２００ｒｐｍ）以上となったならば（ステップＳ２０６）、タイマー１０１ａによるカウントを開始する（ステップＳ２０７）。そして、タイマー１０１ａによるカウント開始から設定時間が経過したならば（ステップＳ２０８）、エンジンの始動が完了して、インジェクタ２８による燃料噴射及びイグニッションコイル１０２を介しての点火プラグ１０３の点火が確実に行われていると判断する。なお、ステップＳ２０６においてエンジン回転数が第２の設定値に達しなかった場合は、本フローの最初に戻ってキックスタータによる再度の始動操作（ステップＳ２０１）を待つ。

そこで、一般負荷用リレー１１７に信号を出力して閉操作することで、一般負荷１１６に対する電力供給の遮断を解除する。これにより、発電機１０４による発電電圧が一般負荷１１６にも印加され、ラジエータファンの駆動制御系回路やヘッドライト等のランプ類を含む一般負荷１１６を作動させることができる（ステップＳ２０９）。

以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。例えば、鞍乗型４輪車に搭載したエンジンを例に説明したが、自動二輪車や船舶に搭載したエンジンを対象にしてもよい。また、エンジン始動方式としてキックスタータを例に説明したが、リコイルスタータによるものでもよい。

本発明の実施形態に係る不整地走行車両の例を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る不整地走行車両の例を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る不整地走行車両のフレームまわりを示す平面図である。 本発明の実施形態に係る不整地走行車両のエンジンユニットまわりを示す側面図である。 エンジン始動システムの構成例を示す図である。 第１の実施形態でのエンジン始動時におけるエンジン始動システムの動作について説明するフローチャートである。 第２の実施形態でのエンジン始動時におけるエンジン始動システムの動作について説明するフローチャートである。

符号の説明

１０ 鞍乗型４輪車
１４ エンジンユニット
２７ 燃料ポンプ
２８ インジェクタ
１０１ ＥＣＭ
１０１ａ タイマー
１０２ イグニッションコイル
１０３ 点火プラグ
１０４ 発電機
１０５ 整流回路
１０６ 出力電圧調整回路
１０９ クランク角センサ
１１５ 燃料ポンプリレー
１１６ 一般負荷
１１７ 一般負荷用リレー

Claims (6)

1. 発電機、電子制御燃料噴射装置、及び点火装置を具備するエンジンの始動システムであって、
   エンジン始動時に、前記電子制御燃料噴射装置の制御手段及び前記点火装置の制御手段が起動して、
   前記発電機から所定の電装品負荷への電力供給を遮断し、
   計時手段による計時を開始させ、
   前記計時手段による計時開始から設定時間経過後に、前記所定の電装品負荷への電力供給の遮断を解除する構成にしたことを特徴とするエンジン始動システム。
2. エンジン回転数が設定値以上であることを更に条件として、前記所定の電装品負荷への電力供給の遮断を解除することを特徴とする請求項１に記載のエンジン始動システム。
3. 前記エンジン回転数の設定値がアイドリング状態におけるエンジン回転数よりも低いことを特徴とする請求項２に記載のエンジン始動システム。
4. エンジン始動方式がキックスタータ又はリコイルスタータによるものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジン始動システム。
5. バッテリレス車両に用いられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンジン始動システム。
6. 前記所定の電装品負荷には、ラジエータファンの駆動制御系回路及びランプのうち少なくともいずれか一つが含まれることを特徴とする請求項５に記載のエンジン始動システム。

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