JP2009013896A - エンジンにおける始動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンが「バッテリレス状態」であるとしても、人力によりクランク軸をクランキングすることにより、エンジンの始動をより確実に達成できるようにする。
【解決手段】エンジン１は、人力によりクランキング可能とする始動操作装置１８と、クランク軸２に連動して発電電力を出力する発電機１９と、経時的に連続する正負波形を１組とするクランクパルスをクランク軸２の回転に伴いその１回転毎に所定複数組だけ出力するクランクパルス出力装置２２と、各クランクパルスに基づき燃料噴射弁１３を制御する制御装置２３とを備える。クランキングされたクランク軸２に連動した発電機１９からの発電電圧を電源とした制御装置２３により燃料噴射弁１３による燃料１２の噴射期間が設定されたことと、クランキングの開始後に２組のクランクパルスが制御装置２３に入力されたこととを条件として、燃料噴射弁１３による燃料１２の噴射が開始させられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、人力によるクランキングに連動した発電機からの出力電圧を電源として、燃料噴射弁により燃料の噴射がなされるようにしたエンジンにおける始動装置に関するものである。

上記エンジンにおける始動装置には、従来、下記特許文献１に示されるものがある。この公報のものによれば、エンジンにおける始動装置は、エンジンの内部側に向かって燃料を噴射可能とする燃料噴射弁と、人力によりクランク軸をクランキング可能とする始動操作装置と、上記クランク軸に連動して発電電力を出力する発電機と、経時的に連続する正負波形を１組とするクランクパルスを上記クランク軸の回転に伴いその１回転毎に所定複数組だけ出力するクランクパルス出力装置と、上記各クランクパルスに基づき上記燃料噴射弁を制御する制御装置とを備えている。

上記構成において、制御装置に電力を供給するバッテリが存在せず、もしくは、このようようなバッテリが存在するとしても蓄電量がほとんど無い場合（以下、これを「バッテリレス状態」という）がある。そして、この「バッテリレス状態」で、上記始動操作装置を人力により操作してクランク軸をクランキングしたとする。すると、このクランク軸に発電機が連動して発電電圧を出力し、この発電電圧を電源として上記制御装置が起動させられる。そして、この制御装置による制御により、上記燃料噴射弁による燃料噴射が行われ、エンジンが始動させられるようになっている。
特開２００４−３１６４５１号公報

ところで、上記制御装置がその停止状態から電力の供給を受けて起動させられる場合、通常、この制御装置では、まず、入出力の端子設定、タイマ設定、制御データの読み出し、この読み出し後の割り込み許可など「初期設定」が行われる。そして、この「初期設定」後の上記制御装置による燃料噴射弁の制御により燃料の噴射が行われ、エンジンが始動させられるようになっている。

しかし、前記したように、人力によりクランク軸をクランキングする場合、このクランキングが持続している時間は限られた短い期間である。一方、上記した制御装置での「初期設定」には時間を要する。このため、この「初期設定」を待って上記燃料を噴射させると、この時には、上記クランキングは終了し、もしくは終了に近づいているおそれがあり、この場合には、エンジンは始動できないという不都合を生じる。

本発明は、上記のような事情に注目してなされたもので、本発明の目的は、エンジンが前記「バッテリレス状態」であるとしても、人力によりクランク軸をクランキングすることにより、エンジンの始動をより確実に達成できるようにすることである。

請求項１の発明は、吸気通路７に向かって燃料１２を噴射可能とする燃料噴射弁１３と、人力によりクランク軸２をクランキング可能とする始動操作装置１８と、上記クランク軸２に連動して発電電力を出力する発電機１９と、経時的に連続する正負波形を１組とするクランクパルスを上記クランク軸２の回転に伴いその１回転毎に所定複数組だけ出力するクランクパルス出力装置２２と、上記各クランクパルスに基づき上記燃料噴射弁１３を制御する制御装置２３とを備えたエンジンにおいて、
上記クランキングされたクランク軸２に連動した発電機１９からの発電電圧を電源とした上記制御装置２３により上記燃料噴射弁１３による燃料１２の噴射期間が設定されたことと、上記クランキングの開始後に２組のクランクパルスが上記制御装置２３に入力されたこととを条件として、上記燃料噴射弁１３による燃料１２の噴射が開始させられるようにしたことを特徴とするエンジンにおける始動装置である。

請求項２の発明は、上記クランキング時の上記燃料噴射弁１３による燃料１２の噴射期間を所定値としたことを特徴とする請求項１に記載のエンジンにおける始動装置である。

請求項３の発明は、上記燃料噴射弁１３による燃料１２の上記各噴射期間当りの噴射燃料１２の量が、上記クランキング時のエンジン１の使用環境下の始動において最低限必要な量となるよう上記噴射期間を設定したことを特徴とする請求項２に記載のエンジンにおける始動装置である。

なお、この項において、上記各用語に付記した符号や図面番号は、本発明の技術的範囲を後述の「実施例」の項や図面の内容に限定解釈するものではない。

本発明による効果は、次の如くである。

請求項１の発明は、吸気通路に向かって燃料を噴射可能とする燃料噴射弁と、人力によりクランク軸をクランキング可能とする始動操作装置と、上記クランク軸に連動して発電電力を出力する発電機と、経時的に連続する正負波形を１組とするクランクパルスを上記クランク軸の回転に伴いその１回転毎に所定複数組だけ出力するクランクパルス出力装置と、上記各クランクパルスに基づき上記燃料噴射弁を制御する制御装置とを備えたエンジンにおいて、
上記クランキングされたクランク軸に連動した発電機からの発電電圧を電源とした上記制御装置により上記燃料噴射弁による燃料の噴射期間が設定されたことと、上記クランキングの開始後に２組のクランクパルスが上記制御装置に入力されたこととを条件として、上記燃料噴射弁による燃料の噴射が開始させられるようにしている。

即ち、エンジンを始動させようとして、上記始動操作装置を人力により操作してクランク軸をクランキングさせたとき、このクランキングに基づく上記燃料噴射弁による燃料の噴射開始は、上記制御装置により燃料の噴射期間が設定されたことと、２組のクランクパルスが上記制御装置に入力されたこととによって達成される。

ここで、上記した燃料の噴射期間の設定は、従来の技術のように入出力の端子設定やタイマ設定など制御装置を「初期設定」することに比べてより迅速にできる。また、上記した２組のクランクパルスの入力は上記クランク軸がクランキングされている、ということを判別する上で必要最低限かつ時間的に最短の検出である。つまり、１組のクランクパルスを入力しただけでは、上記クランク軸が微小回動することのみにとどまっているおそれがあり、これではクランキングが開始されたか否かは判断できない。しかし、２組のクランクパルスが入力されれば、クランク軸がある程度以上回動しているということが判断でき、これによりクランキングが開始されたと判断できる。よって、上記したように、２組のクランクパルスの入力を条件として、燃料の噴射開始をさせるようにしている。

このため、上記クランキングの開始から燃料噴射弁による燃料の噴射開始に至るまでの期間は、より短くできる。よって、エンジンが前記「バッテリレス状態」でも、人力により上記クランク軸をクランキングすれば、上記した短い期間で直ちに燃料が噴射開始されることから、上記した燃料の噴射開始に至るまでの期間が、従来のように長くかかることに比べ、エンジンの始動をより確実に達成させることができる。

請求項２の発明は、上記クランキング時の上記燃料噴射弁による燃料の噴射期間を所定値としている。

このため、クランキング時において、燃料噴射弁による燃料の噴射開始のための上記制御装置による次のような一連の処理を省略することができる。つまり、種々の外部環境に応じて確実な始動が得られるよう必要な燃料の量を算出し、かつ、この燃料の量を、この燃料の噴射期間に変換する、という上記制御装置による一連の処理を省略できる。よって、その分、上記クランキングの開始から燃料噴射弁による燃料の噴射開始に至るまでの期間を、更に短くできる。

請求項３の発明は、上記燃料噴射弁による燃料の上記各噴射期間当りの噴射燃料の量が、上記クランキング時のエンジンの使用環境下の始動において最低限必要な量となるよう上記噴射期間を設定としている。

このため、上記エンジンの始動は、必要最小限の燃料の量で足りて有益であると共に、上記したように噴射燃料の量が必要最小限である分、上記クランキングの開始から燃料噴射弁による燃料の噴射開始に至るまでの期間を、より短くできる。

本発明のエンジンにおける始動装置に関し、エンジンが前記「バッテリレス状態」であるとしても、人力によりクランク軸をクランキングすることにより、エンジンの始動をより確実に達成できるようにする、という目的を実現するため、本発明を実施するための最良の形態は、次の如くである。

即ち、エンジンは、吸気通路に向かって燃料を噴射可能とする燃料噴射弁と、人力によりクランク軸をクランキング可能とする始動操作装置と、上記クランク軸に連動して発電電力を出力する発電機と、経時的に連続する正負波形を１組とするクランクパルスを上記クランク軸の回転に伴いその１回転毎に所定複数組だけ出力するクランクパルス出力装置と、上記各クランクパルスに基づき上記燃料噴射弁を制御する制御装置とを備えている。

上記クランキングされたクランク軸に連動した発電機からの発電電圧を電源とした上記制御装置により上記燃料噴射弁による燃料の噴射期間が設定されたことと、上記クランキングの開始後に２組のクランクパルスが上記制御装置に入力されたこととを条件として、上記燃料噴射弁による燃料の噴射が開始させられるようにしている。

本発明をより詳細に説明するために、その実施例を添付の図に従って説明する。

図１において、符号１は自動二輪車等の鞍乗型車両に搭載されるエンジンである。このエンジン１は、クランク軸２を支持するクランクケース３と、このクランクケース３から突出してピストン４を内有するシリンダ５と、上記クランク軸２とピストン４とを互いに連動連結させる連接棒６と、上記シリンダ５に形成された吸気通路７を開閉する吸気弁８と、上記シリンダ５に形成された排気通路９を開閉する排気弁１０と、上記吸気通路７の開度を調整可能とするスロットル弁１１と、上記吸気通路７に向かって燃料１２を噴射可能とする燃料噴射弁１３と、放電部が上記シリンダ５内に臨む点火プラグ１４とを備えている。

また、上記エンジン１は、上記クランク軸２に歯車装置１７により連動連結され人力により上記クランク軸２をクランキング可能とするキックスタータである始動操作装置１８と、上記クランク軸２に連動連結されて交流の発電電圧を出力可能とする発電機１９と、この発電機１９からの発電電力を直流に調整して出力するレギュレータ２０と、このレギュレータ２０の出力部とアースとの間に介設される電解コンデンサ２１と、経時的に連続する正負波形を１組とするクランクパルスを上記クランク軸２の回転に伴いその１回転毎に所定複数組だけ出力するクランクパルス出力装置２２と、このクランクパルス出力装置２２から出力されるクランクパルスに基づき上記燃料噴射弁１３を制御して適宜燃料１２を噴射させる電子的な制御装置２３と、上記電解コンデンサ２１の出力部から上記制御装置２３への電力供給を断接するメインスイッチ２４とを備えている。

上記クランクパルス出力装置２２は、クランク軸２の回転に伴い、そのクランク角の基準角から３０°づつ回転を重ねる毎に上記クランクパルスを順次出力する検出部２５と、上記制御装置２３のハウジング内に収容され、上記検出部２５からの上記各クランクパルスを順次入力する一方、その入力信号を出力するパルス出力回路２６とを備えている。なお、上記クランクパルスは上記基準角では出力されないようになっている。具体的には、上記所定複数組は（３６０°÷３０°回−１回）であって、１１回とされている。

上記制御装置２３は、中央制御装置２７と、上記発電機１９からレギュレータ２０およびメインスイッチ２４を介し上記中央制御装置２７への電力供給を断接する電源回路２８と、上記中央制御装置２７を上記燃料噴射弁１３に接続する噴射出力回路２９と、上記中央制御装置２７を上記点火プラグ１４に接続する点火出力回路３０とを備えている。

図１，２において、エンジン１を始動させようとするときには、まず、上記メインスイッチ２４をオン（ＯＮ）する（図２中ａ）。なお、図２は、このメインスイッチ２４のオン時、エンジン１は前記「バッテリレス状態」であることを示している。次に、上記始動操作装置１８を人力により操作して上記クランク軸２のクランキングを開始する（図２中ｂ）。すると、このクランク軸２に発電機１９が連動して発電電圧を出力する（図２中実線）。

上記発電電力は、上記レギュレータ２０、メインスイッチ２４、および電源回路２８を順次通して上記中央制御装置２７に供給され、制御装置２３が起動させられる。

そして、上記制御装置２３による制御により、上記燃料噴射弁１３による燃料１２の噴射が行われると共に、上記点火プラグ１４により点火させられ、これにより、エンジン１が始動させられる。すると、上記発電機１９の発電電圧が上昇し始める。その後、エンジン１は通常運転状態とされる。

より具体的には、上記始動操作装置１８の操作によるクランク軸２のクランキングに伴い上記発電電力がある程度上昇させられ、これにより、上記制御装置２３が起動させられた場合（図２中ｃ）において、この制御装置２３により上記燃料噴射弁１３による燃料１２の噴射期間が設定された（図２中ｃ〜ｄの間）ことと、上記クランクパルス出力装置２２から２組のクランクパルスが上記制御装置２３に入力されたこと（図２中ｄ〜ｅの間）とを条件として、上記燃料噴射弁１３による燃料１２の噴射が開始（図２中ｅの直後）されることとされている。つまり、上記図２中ｃ〜ｄの間は燃料１２の噴射の準備期間とされ、図２中ｄ〜ｅの間は上記クランクパルスの検出期間とされている。

ここで、一般に、冬期などエンジン１の周りの温度が低い場合には、エンジン１の始動性を向上させるため、始動時における燃料噴射弁１３による噴射燃料１２の量が比較的多くなるよう燃料噴射弁１３が制御される。しかし、上記制御装置２３では、上記クランキング時における燃料噴射弁１３による噴射燃料１２の噴射期間は、上記温度などの条件にかかわらず、予め定められた値、つまり所定値とされている。

また、上記制御装置２３では、燃料噴射弁１３による燃料１２の上記各噴射期間当りの噴射燃料１２の量が、上記クランキング時のエンジン１の使用環境下の始動において最低限必要な量となるよう上記噴射期間が設定されている。上記噴射燃料１２の最低限必要な量とは、エンジン１の使用時において予想される最低大気温度、使用される燃料１２の特性などから予め算出される。

なお、以上は図示の例によるが、上記エンジン１は、他の車両、発電機、その他産業機械に適用されるものであってもよい。また、上記始動操作装置１８はリコイルスタータであってもよい。また、上記エンジン１は、上記メインスイッチ２４と並列となるよう上記レギュレータ２０の出力部に接続されるバッテリを有していてもよい。この場合、このバッテリの蓄電量がほとんど無い「バッテリレス状態」において、上記実施例の適用が可能とされる。

上記構成によれば、クランキングされたクランク軸２に連動した発電機１９からの発電電圧を電源とした上記制御装置２３により上記燃料噴射弁１３による燃料１２の噴射期間が設定されたことと、上記クランキングの開始後に少なくとも２組のクランクパルスが上記制御装置２３に入力されたこととを条件として、上記燃料噴射弁１３による燃料１２の噴射が開始させられるようにしている。

即ち、エンジン１を始動させようとして、上記始動操作装置１８を人力により操作してクランク軸２をクランキングさせたとき、このクランキングに基づく上記燃料噴射弁１３による燃料１２の噴射開始は、上記制御装置２３により燃料１２の噴射期間が設定されたことと、制御装置２３への少なくとも２組のクランクパルスが上記制御装置２３に入力されたこととによって達成される。

ここで、上記した燃料１２の噴射期間の設定は、従来の技術のように入出力の端子設定やタイマ設定など制御装置２３を「初期設定」することに比べてより迅速にできる。また、上記した２組のクランクパルスの入力は上記クランク軸２がクランキングされている、ということを判別する上で必要最低限かつ時間的に最短の検出である。つまり、１組のクランクパルスを入力しただけでは、上記クランク軸２が微小回動することのみにとどまっているおそれがあり、これではクランキングが開始されたか否かは判断できない。しかし、２組のクランクパルスが入力されれば、クランク軸２がある程度以上回動しているということが判断でき、これによりクランキングが開始されたと判断できる。よって、上記したように、２組のクランクパルスの入力を条件として、燃料１２の噴射開始をさせるようにしている。

このため、上記クランキングの開始から燃料噴射弁１３による燃料１２の噴射開始に至るまでの期間は、より短くできる。よって、エンジン１が前記「バッテリレス状態」でも、人力により上記クランク軸２をクランキングすれば、上記した短い期間で直ちに燃料１２が噴射開始されることから、上記した燃料１２の噴射開始に至るまでの期間が、従来のように長くかかることに比べ、エンジン１の始動をより確実に達成させることができる。

また、前記したように、クランキング時の上記燃料噴射弁１３による燃料１２の噴射期間を所定値としている。

このため、クランキング時において、燃料噴射弁１３による燃料１２の噴射開始のための上記制御装置２３による次のような一連の処理を省略することができる。つまり、種々の外部環境に応じて確実な始動が得られるよう必要な燃料１２の量を算出し、かつ、この燃料１２の量を、この燃料１２の噴射期間に変換する、という上記制御装置２３による一連の処理を省略できる。よって、その分、上記クランキングの開始から燃料噴射弁１３による燃料１２の噴射開始に至るまでの期間を、更に短くできる。

また、クランキング時の上記燃料噴射弁１３による単位時間当りの噴射燃料１２の量を、この燃料噴射弁１３の容量における最大値としている。

このため、上記エンジン１の始動時には、上記燃料噴射弁１３による噴射燃料１２の上記クランキング時における所望量をより迅速に供給できる。よって、その分、上記クランキングの開始から燃料噴射弁１３による燃料１２の噴射開始に至るまでの期間を、更に短くできる。

また、前記したように、燃料噴射弁１３による燃料１２の上記各噴射期間当りの噴射燃料１２の量が、上記クランキング時のエンジン１の使用環境下の始動において最低限必要な量となるよう上記噴射期間を設定している。

このため、上記エンジン１の始動は、必要最小限の燃料１２の量で足りて有益であると共に、上記したように噴射燃料１２の量が必要最小限である分、上記クランキングの開始から燃料噴射弁１３による燃料１２の噴射開始に至るまでの期間を、より短くできる。

エンジンの全体線図である。 エンジンの「バッテリレス状態」におけるクランキング経過時間と、これに連動する発電機の発電電圧とのグラフ図である。

符号の説明

１ エンジン
２ クランク軸
７ 吸気通路
１２ 燃料
１３ 燃料噴射弁
１８ 始動操作装置
１９ 発電機
２２ クランクパルス出力装置
２３ 制御装置

Claims (3)

1. 吸気通路に向かって燃料を噴射可能とする燃料噴射弁と、人力によりクランク軸をクランキング可能とする始動操作装置と、上記クランク軸に連動して発電電力を出力する発電機と、経時的に連続する正負波形を１組とするクランクパルスを上記クランク軸の回転に伴いその１回転毎に所定複数組だけ出力するクランクパルス出力装置と、上記各クランクパルスに基づき上記燃料噴射弁を制御する制御装置とを備えたエンジンにおいて、
   上記クランキングされたクランク軸に連動した発電機からの発電電圧を電源とした上記制御装置により上記燃料噴射弁による燃料の噴射期間が設定されたことと、上記クランキングの開始後に２組のクランクパルスが上記制御装置に入力されたこととを条件として、上記燃料噴射弁による燃料の噴射が開始させられるようにしたことを特徴とするエンジンにおける始動装置。
2. 上記クランキング時の上記燃料噴射弁による燃料の噴射期間を所定値としたことを特徴とする請求項１に記載のエンジンにおける始動装置。
3. 上記燃料噴射弁による燃料の上記各噴射期間当りの噴射燃料の量が、上記クランキング時のエンジンの使用環境下の始動において最低限必要な量となるよう上記噴射期間を設定したことを特徴とする請求項２に記載のエンジンにおける始動装置。

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