JP2015108322A - エンジンシステムおよび鞍乗り型車両 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンを安定にかつ迅速に始動させることが可能なエンジンシステムおよびそれを備えた鞍乗り型車両を提供する。
【解決手段】エンジン１０の停止後であって始動前に、クランク角が逆転開始範囲に到るまでクランク軸１３が正方向に回転され、エンジン１０の始動時に、クランク角が逆転開始範囲から始動吸気範囲を超えて始動点火範囲に到るまでクランク軸を逆方向に回転される。クランク角が始動吸気範囲にあるときに、インジェクタ１９により噴射された燃料と空気からなる混合気が吸気通路２２から吸気口２１を通して燃焼室３１ａに導入される。また、クランク角が始動点火範囲にあるときに、点火プラグ１８により燃焼室３１ａ内の混合気に点火される。
【選択図】図４

Description

本発明は、エンジンシステムおよび鞍乗り型車両に関する。

自動二輪車等の鞍乗り型車両において、エンジンの始動動作の際には、最初にクランク軸が圧縮上死点に対応するクランク角を超えるために大きなトルクが必要となる。そこで、エンジンの始動性を高めるため、クランク軸を逆方向に回転させる技術がある。

特許文献１に記載されるエンジン始動制御装置においては、エンジンの停止後に、クランク軸に設けられた始動兼発電機によってクランク軸が予め定められた位置まで逆回転される。その後、エンジンの始動時にクランク軸がその位置から正方向に回転される。

特開２００５−２４８９２１号公報

しかしながら、このようにクランク軸が逆方向に回転された後に正方向に回転されても、十分なトルクが得られず、クランク軸が圧縮上死点に対応するクランク角を超えることができないことがある。

本発明の目的は、エンジンを安定にかつ迅速に始動させることが可能なエンジンシステムおよびそれを備えた鞍乗り型車両を提供することである。

（１）第１の発明に係るエンジンシステムは、エンジンおよび回転駆動部を含むエンジンユニットと、エンジンユニットを制御する制御部とを備え、エンジンは、シリンダと、シリンダの燃焼室に空気を導く吸気通路と、吸気通路内に燃料を噴射するように配置された燃料噴射装置と、燃焼室内の混合気に点火するように構成された点火装置と、吸気口を開閉する吸気バルブおよび排気口を開閉する排気バルブをそれぞれ駆動するように構成されたバルブ駆動部とを含み、回転駆動部は、エンジンのクランク軸を正方向または逆方向に回転駆動し、バルブ駆動部は、クランク軸の逆方向の回転時において、クランク角が予め定められた始動吸気範囲にあるときに吸気口が開かれるように吸気バルブを駆動し、制御部は、エンジンの停止後であって始動前に、クランク角が予め定められた逆転開始範囲に到るまでクランク軸を正方向に回転させるように回転駆動部を制御し、エンジンの始動時に、クランク角が逆転開始範囲から始動吸気範囲を超えて予め定められた始動点火範囲に到るまでクランク軸を逆方向に回転させるように回転駆動部を制御し、クランク角が始動吸気範囲にあるときに吸気通路から吸気口を通して燃焼室に混合気が導入されるように燃料噴射装置を制御し、クランク角が始動点火範囲にあるときに燃焼室内の混合気に点火するように点火装置を制御する。

このエンジンシステムにおいては、エンジンの停止後であって始動前に、クランク角が逆転開始範囲に到るまでクランク軸が正方向に回転され、エンジンの始動時に、クランク角が始動吸気範囲を超えて点火範囲に到るまでクランク軸が逆方向に回転される。クランク角が始動吸気範囲にあるときに吸気口が開かれ、吸気通路から燃焼室内に混合気が導入される。この場合、エンジンの停止時におけるクランク角にばらつきがあっても、エンジンの始動前にクランク角が逆転開始範囲内に調整されるので、クランク軸の逆方向の回転時にクランク角が確実に始動吸気範囲を経由する。それにより、燃焼室内に混合気を適正に導入することができる。

その後、クランク角が点火範囲にあるときに燃焼室内の混合気に点火される。これにより、燃焼室内で爆発が生じ、爆発のエネルギーにより、クランク軸が正方向に回転するように駆動される。これにより、クランク軸が圧縮上死点に対応するクランク角を容易に超えることができる。したがって、エンジンを安定にかつ迅速に始動させることができる。

（２）逆転開始範囲は、正方向においてピストンが排気上死点にあるときのクランク角からピストンが圧縮上死点にあるときのクランク角までの範囲にあり、始動吸気範囲は、逆方向においてピストンが排気上死点にあるときのクランク角からピストンが膨張下死点にあるときのクランク角までの範囲内にあり、始動点火範囲は、逆方向においてピストンが膨張下死点にあるときのクランク角からピストンが圧縮上死点にあるときのクランク角までの範囲内にあってもよい。

この場合、逆転開始範囲からクランク軸が逆方向に回転されることにより、クランク角が始動吸気範囲を経由する。クランク角が始動吸気範囲であるときにピストンが下降する。そのため、吸気通路から燃焼室内に混合気が導入される。また、クランク角が点火範囲にあるときに燃焼室内の混合気が圧縮される。それにより、燃焼室内で爆発を容易に生じさせることができる。

（３）バルブ駆動部は、クランク軸の正方向の回転時に、クランク角が始動吸気範囲にあるときに吸気バルブを駆動しなくてもよい。

クランク軸の正方向の回転時には、クランク角が始動吸気範囲にあるときにピストンが上昇する。そのため、クランク角が始動吸気範囲にあるときに吸気口が開かれないことにより、燃焼後の気体が燃焼室から吸気通路に導かれることが防止される。

（４）バルブ駆動部は、クランク軸の正方向の回転時に、クランク角が通常排気範囲にあるときに排気口が開かれるように排気バルブを駆動しかつクランク角が通常吸気範囲にあるときに吸気口が開かれるように吸気バルブを駆動し、始動吸気範囲は、通常排気範囲に含まれてもよい。

クランク軸の正方向の回転時と逆方向の回転時とでは、ピストンの移動方向が逆になる。そのため、クランク軸の正方向の回転時に排気を行うべきクランク角の範囲が、クランク軸の逆方向の回転時に吸気を行うべきクランク角の範囲に対応する。したがって、通常排気範囲に始動吸気範囲が含まれることにより、クランク軸の正方向の回転時の排気およびクランク軸の逆方向の回転時の吸気をそれぞれ適正に行うことができる。

（５）逆転開始範囲は、正方向において通常吸気範囲の終端のクランク角からピストンが圧縮上死点にあるときのクランク角までの範囲内にあってもよい。

この場合、クランク軸の逆方向の回転時において、クランク角が逆転開始範囲から始動吸気範囲に到るまでの期間にクランク軸の回転速度を上昇させることができる。それにより、クランク角が始動吸気範囲であるときに混合気を燃焼室に効率よく導入することができる。

（６）制御部は、クランク軸の逆方向の回転時であって吸気口が開かれる前または吸気口が開かれている間に吸気通路に燃料が噴射されるように燃料噴射装置を制御してもよい。

この場合、クランク角が始動吸気範囲であるときに燃焼室に混合気が適正に導かれる。

（７）エンジンシステムは、クランク角を検出するクランク角検出部をさらに備え、制御部は、クランク角検出部の検出結果に基づいてクランク軸を正方向に回転させることにより、クランク角を逆転開始範囲内に調整してもよい。

この場合、効率よく正確にクランク角を逆転開始範囲内に調整することができる。

（８）制御部は、ピストンが圧縮上死点に達しないように予め定められたトルクで一定時間だけクランク軸を正方向に回転させることにより、クランク角を逆転開始範囲内に調整してもよい。

この場合、クランク角を検出することができない場合でも、燃焼室内の圧力による反力とピストンの駆動力とを拮抗させることにより、クランク角を逆転開始範囲内に調整することができる。

（９）第２の発明に係る鞍乗り型車両は、駆動輪を有する本体部と、駆動輪を回転させるための動力を発生する上記第１の発明に係るエンジンシステムとを備える。

この鞍乗り型車両においては、エンジンシステムによって発生される動力により、駆動輪が回転される。それにより、本体部が移動する。この場合、上記第１の発明に係るエンジンシステムが用いられるので、エンジンを安定にかつ迅速に始動させることができる。それにより、鞍乗り型車両の運転フィーリングが向上される。

本発明によれば、エンジンを安定にかつ迅速に始動させることができる。

本発明の一実施の形態に係る自動二輪車の概略構成を示す模式的側面図である。 エンジンシステムの構成について説明するための模式図である。 エンジンユニットの動作について説明するための図である。 エンジンユニットの動作について説明するための図である。 エンジン始動処理の第１の例のフローチャートである。 エンジン始動処理の第１の例のフローチャートである。 エンジン始動処理の第１の例のフローチャートである。 エンジン始動処理の第２の例のフローチャートである。 バルブ駆動部の具体例について説明するための模式的側面図である。 バルブ駆動部およびその周辺部分の断面図である。 バルブ駆動部の外観斜視図である。 バルブ駆動部の断面図である。 バルブ駆動部の部分分解斜視図である。 バルブ駆動部の部分分解斜視図である。 切替機構の外観斜視図である。 切替機構の断面図である。 押圧機構の分解斜視図である。 メイン吸気カムおよびサブ吸気カムについて説明するための図である。 クランク軸の正回転時におけるメイン吸気カムおよびサブ吸気カムの作用について説明するための図である。 クランク軸の逆回転時におけるメイン吸気カムおよびサブ吸気カムの作用について説明するための図である。 吸気バルブのリフト量を表す図である。 排気カムについて説明するための断面図である。 クランク軸の正回転時における排気カムの作用について説明するための図である。 クランク軸の逆回転時における排気カムの作用について説明するための図である。 クランク軸の回転方向が逆方向から正方向に切り替わった直後の排気カムの動作を示す図である。 切替機構の動作について説明するための図である。 切替機構の他の例について説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態に係る鞍乗り型車両の一例として、自動二輪車について図面を用いて説明する。

（１）自動二輪車
図１は、本発明の一実施の形態に係る自動二輪車の概略構成を示す模式的側面図である。図１の自動二輪車１００においては、車体１の前部にフロントフォーク２が左右方向に揺動可能に設けられる。フロントフォーク２の上端にハンドル４が取り付けられ、フロントフォーク２の下端に前輪３が回転可能に取り付けられる。

車体１の略中央上部にシート５が設けられる。シート５の後方下部にＥＣＵ（Engine Control Unit；エンジン制御装置）６が配置され、シート５の下方にエンジンユニットＥＵが設けられる。エンジンユニットＥＵは、例えば単気筒のエンジン１０を含む。ＥＣＵ６およびエンジンユニットＥＵによりエンジンシステム２００が構成される。車体１の後端下部には後輪７が回転可能に取り付けられる。エンジン１０により発生される動力により後輪７が回転駆動される。

（２）エンジンシステム
図２は、エンジンシステム２００の構成について説明するための模式図である。図２に示すように、エンジンユニットＥＵは、エンジン１０および始動兼発電機１４を含む。エンジン１０は、ピストン１１、コンロッド１２、クランク軸１３、吸気バルブ１５、排気バルブ１６、バルブ駆動部１７、点火プラグ１８およびインジェクタ１９を備える。

ピストン１１はシリンダ３１内で往復動可能に設けられ、コンロッド１２を介してクランク軸１３に接続される。ピストン１１の往復運動がクランク軸１３の回転運動に変換される。クランク軸１３に始動兼発電機１４が設けられる。始動兼発電機１４は、スタータモータの機能を有する発電機であり、クランク軸１３を正方向および逆方向に回転駆動しかつクランク軸１３の回転により電力を発生する。以下の説明において、正方向および逆方向とは、クランク軸１３の回転方向をそれぞれ意味する。始動兼発電機１４は、減速機を介することなく直接的にクランク軸１３にトルクを伝達する。クランク軸１３と後輪７との間にはワンウェイクラッチ（図示せず）が設けられる。クランク軸１３の正方向の回転（以下、正回転と呼ぶ）はワンウェイクラッチを介して後輪７に伝達され、クランク軸１３の逆方向の回転（以下、逆回転と呼ぶ）は後輪７に伝達されない。

ピストン１１上に燃焼室３１ａが形成される。燃焼室３１ａは、吸気口２１を介して吸気通路２２に連通し、排気口２３を介して排気通路２４に連通する。吸気口２１を開閉するように吸気バルブ１５が設けられ、排気口２３を開閉するように排気バルブ１６が設けられる。吸気バルブ１５および排気バルブ１６は、バルブ駆動部１７により駆動される。吸気通路２２には、外部から流入する空気の流量を調整するためのスロットルバルブＴＶが設けられる。点火プラグ１８は、燃焼室３１ａ内の混合気に点火するように構成される。インジェクタ１９は、吸気通路２２に燃料を噴射するように構成される。

ＥＣＵ６は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）およびメモリを含む。ＣＰＵおよびメモリの代わりに、マイクロコンピュータが用いられてもよい。ＥＣＵ６には、スタータスイッチ４１、吸気圧力センサ４２、クランク角センサ４３および電流センサ４４が電気的に接続される。スタータスイッチ４１は、例えば図１のハンドル４に設けられ、運転者により操作される。吸気圧力センサ４２は、吸気通路２２内の圧力を検出する。クランク角センサ４３は、クランク軸１３の回転角度を検出する。電流センサ４４は、始動兼発電機１４に流れる電流（以下、モータ電流と呼ぶ）を検出する。

スタータスイッチ４１の操作が操作信号としてＥＣＵ６に与えられ、吸気圧力センサ４２、クランク角センサ４３および電流センサ４４による検出結果が検出信号としてＥＣＵ６に与えられる。ＥＣＵ６は、与えられた操作信号および検出信号に基づいて、始動兼発電機１４、点火プラグ１８およびインジェクタ１９を制御する。

（３）エンジンの動作
図３および図４は、エンジンユニットＥＵの動作について説明するための図である。図３は、エンジン１０の通常運転時におけるエンジンユニットＥＵの動作を示し、図４は、エンジン１０の始動前後の期間におけるエンジンユニットＥＵの動作を示す。

エンジン１０の始動は、例えば、図２のスタータスイッチ４１がオンされることにより行われる。また、運転者による自動二輪車１００を停止および発進させるための操作に基づいて、ＥＣＵ６がエンジン１０を自動的に停止および始動させてもよい。例えば、予め定められたアイドルストップ条件が満たされた場合に、エンジン１０が自動的に停止され、予め定められたアイドルストップ解除条件が満たされた場合に、エンジン１０が自動的に始動される。

アイドルストップ条件は、例えば、スロットルバルブＴＶの開度（スロットル開度）、車速およびエンジン１０の回転速度のうち少なくとも１つに関する条件を含む。アイドルストップ解除条件は、例えば、アクセルグリップが操作されてスロットル開度が０より大きくなることである。以下、アイドルストップ条件が満たされることによってエンジン１０が自動的に停止された状態をアイドルストップ状態と呼ぶ。また、通常運転とは、エンジン１０の始動後において、エンジン１０が安定に動作する状態をいう。

以下の説明では、クランク軸１３の回転位置をクランク角と呼ぶ。また、圧縮行程から膨張行程への移行時にピストン１１が経由する上死点を圧縮上死点と呼び、排気行程から吸気行程への移行時にピストン１１が経由する上死点を排気上死点と呼ぶ。吸気行程から圧縮行程への移行時にピストン１１が経由する下死点を吸気下死点と呼び、膨張行程から排気行程への移行時にピストン１１が経由する下死点を膨張下死点と呼ぶ。

図３および図４においては、クランク軸１３の２回転（７２０度）の範囲における回転角度が１つの円で表される。クランク軸１３の２回転はエンジン１０の１サイクルに相当する。エンジン１０の１サイクルは、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程を含む。

図２のクランク角センサ４３は、クランク軸１３の１回転（３６０度）の範囲における回転角度を検出する。ＥＣＵ６は、吸気圧力センサ４２により検出された吸気通路２２内の圧力に基づいて、クランク角センサ４３により検出されたクランク角が、エンジン１０の１サイクルに相当するクランク軸１３の２回転のうちいずれの回転に対応するかを判定する。それにより、ＥＣＵ６は、クランク軸１３の２回転（７２０度）の範囲における回転角度を取得することができる。

図３および図４において、角度Ａ０は、ピストン１１（図２）が排気上死点に位置するときのクランク角であり、角度Ａ２は、ピストン１１が圧縮上死点に位置するときのクランク角であり、角度Ａ１は、ピストン１１が吸気下死点に位置するときのクランク角であり、角度Ａ３は、ピストン１１が膨張下死点に位置するときのクランク角である。矢印Ｒ１は、クランク軸１３の正回転時におけるクランク角の変化の方向を表し、矢印Ｒ２は、クランク軸１３の逆回転時におけるクランク角の変化の方向を表す。矢印Ｐ１〜Ｐ４は、クランク軸１３の正回転時におけるピストン１１の移動方向を表し、矢印Ｐ５〜Ｐ８は、クランク軸１３の逆回転時におけるピストン１１の移動方向を表す。

（３−１）通常運転時
図３を参照しながらエンジン１０の通常運転時におけるエンジンユニットＥＵの動作について説明する。通常運転時には、クランク軸１３（図２）が正方向に回転する。そのため、クランク角が矢印Ｒ１の方向に変化する。この場合、矢印Ｐ１〜Ｐ４で示されるように、角度Ａ０から角度Ａ１までの範囲でピストン１１（図２）が下降し、角度Ａ１から角度Ａ２までの範囲でピストン１１が上昇し、角度Ａ２から角度Ａ３までの範囲でピストン１１が下降し、角度Ａ３から角度Ａ０までの範囲でピストン１１が上昇する。

角度Ａ１１において、インジェクタ１９（図２）により吸気通路２２（図２）に燃料が噴射される。正方向において、角度Ａ１１は角度Ａ０よりも進角側に位置する。続いて、角度Ａ１２から角度Ａ１３までの範囲において、吸気バルブ１５（図２）により吸気口２１（図２）が開かれる。正方向において、角度Ａ１２は角度Ａ１１よりも遅角側でかつ角度Ａ０よりも進角側に位置し、角度Ａ１３は角度Ａ１よりも遅角側に位置する。角度Ａ１２から角度Ａ１３までの範囲が通常吸気範囲の例である。これにより、空気および燃料を含む混合気が吸気口２１を通して燃焼室３１ａ（図２）内に導入される。

次に、角度Ａ１４において、点火プラグ１８（図２）により燃焼室３１ａ（図２）内の混合気に点火される。角度Ａ１４は角度Ａ２とほぼ一致する。これにより、燃焼室３１ａ内で爆発が生じる。爆発のエネルギーがピストン１１の駆動力となる。その後、角度Ａ１５から角度Ａ１６までの範囲において、排気バルブ１６（図２）により排気口２３（図２）が開かれる。正方向において、角度Ａ１５は角度Ａ３よりも進角側に位置し、角度Ａ１６は角度Ａ０よりも遅角側に位置する。角度Ａ１５から角度Ａ１６までの範囲が通常排気範囲の例である。これにより、燃焼室３１ａから排気口２３を通して燃焼後の気体が排出される。

（３−２）始動前後の期間
図４を参照しながらエンジン１０の始動前後の期間におけるエンジンユニットＥＵの動作について説明する。図４において、まず、エンジン１０の停止後であって始動前に、クランク軸１３（図２）が正方向に回転されることにより、クランク角が角度Ａ３０に調整される。角度Ａ３０は、逆転開始範囲の例である。角度Ａ３０は、正方向において例えば角度Ａ０から角度Ａ２までの範囲にあり、角度Ａ１３から角度Ａ２までの範囲にあることが好ましい。本例において、角度Ａ３０は、角度Ａ１３から角度Ａ２までの範囲にある。

エンジン１０の停止後とは、例えば図示しないメインスイッチがオフされた後、またはアイドルストップ条件が満たされた後であり、インジェクタ１９による燃料の噴射および点火プラグ１８による点火が停止されるとともに惰性によるクランク軸１３の回転も停止した後である。エンジン１０の始動前とは、例えばスタータスイッチ４１がオンされる前、またはアイドルストップ解除条件が満たされる前である。

続いて、エンジン１０の始動時に、角度Ａ３０からクランク軸１３が逆方向に回転される。クランク軸１３の逆回転時には、クランク角が矢印Ｒ２の方向に変化する。この場合、矢印Ｐ５〜Ｐ８で示されるように、角度Ａ２から角度Ａ１までの範囲でピストン１１が下降し、角度Ａ１から角度Ａ０までの範囲でピストン１１が上昇し、角度Ａ０から角度Ａ３までの範囲でピストン１１が下降し、角度Ａ３から角度Ａ２までの範囲でピストン１１が上昇する。クランク軸１３の逆回転時におけるピストン１１の移動方向は、クランク軸１３の正回転時におけるピストン１１の移動方向と逆になる。

本例では、クランク軸１３の逆回転時においても、正回転時と同様に、角度Ａ１３から角度Ａ１２までの範囲で吸気口２１が開かれ、かつ角度Ａ１６からＡ１５までの範囲で排気口２３が開かれるが、本発明は、これに限らない。クランク軸１３の逆回転時には、角度Ａ１３から角度Ａ１２までの範囲で吸気口２１が開かれなくてもよく、また、角度Ａ１６から角度Ａ１５までの範囲で排気口２３が開かれなくてもよい。

角度Ａ２３において、インジェクタ１９（図２）により吸気通路２２（図２）に燃料が噴射される。逆方向において、角度Ａ２３は、角度Ａ０より進角側に位置する。また、角度Ａ１３から角度Ａ１２までの範囲および角度Ａ２１から角度Ａ２２までの範囲において、吸気バルブ１５（図２）により吸気口２１（図２）が開かれる。角度Ａ２１から角度Ａ２２までの範囲は、始動吸気範囲の例である。角度Ａ２１，Ａ２２は、逆方向において角度Ａ０から角度Ａ３までの範囲にあることが好ましい。本例では、逆方向において、角度Ａ２１，Ａ２２は、角度Ａ０より遅角側に位置する。この場合、角度Ａ１から角度Ａ０までの範囲でピストン１１が上昇するので、角度Ａ１３から角度Ａ１２までの範囲においては、燃焼室３１ａに空気および燃料がほとんど導入されない。その後、角度Ａ０から角度Ａ３までの範囲でピストン１１が下降するので、角度Ａ２１から角度Ａ２２までの範囲において、空気および燃料を含む混合気が吸気口２１を通して燃焼室３１ａ内に導入される。

続いて、角度Ａ３１において、クランク軸１３の回転方向が逆方向から正方向に切り替えられる。角度Ａ３１は、始動点火範囲の例であり、逆方向において角度Ａ３から角度Ａ２までの範囲にあることが好ましい。本例では、逆方向において、角度Ａ３１は、角度Ａ２より僅かに進角側に位置する。それにより、クランク角が矢印Ｒ１の方向に変化する。また、角度Ａ３１において、点火プラグ１８（図２）により燃焼室３１ａ内の混合気に点火される。これにより、燃焼室３１ａ内で爆発が生じ、クランク軸１３が駆動される。

本実施の形態では、クランク軸１３の逆回転が停止された後に、点火プラグ１８により燃焼室３１ａ内の混合気に点火される。これにより、クランク軸１３を確実に正方向に駆動することができる。点火のタイミング等を調整することにより、クランク軸１３を正方向に駆動することが可能であれば、クランク軸１３の逆回転が停止される前に、点火プラグ１８により燃焼室３１ａ内の混合気に点火されてもよい。

その後、図３と同様の動作が行われる。具体的には、図３の角度Ａ１１において、吸気通路２２（図２）に燃料が噴射され、角度Ａ１２から角度Ａ１３までの範囲において、燃焼室３１ａに混合気が導入される。続いて、角度Ａ１４において、点火プラグ１８（図２）により燃焼室３１ａ内の混合気に点火され、角度Ａ１５から角度Ａ１６までの範囲において、燃焼室３１ａから排気口２３を通して燃焼後の気体が排出される。その後、エンジン１０が通常運転に移行する。

このように、本実施の形態では、エンジン１０の始動時に、始動兼発電機１４によりクランク軸１３が逆回転されつつ燃焼室３１ａに混合気が導かれ、その後、ピストン１１が圧縮上死点に近づいた状態で、燃焼室３１ａ内の混合気に点火される。それにより、クランク軸１３が正方向に回転するようにピストン１１が駆動され、正方向への十分なトルクが得られる。その結果、ピストン１１が最初の圧縮上死点を容易に超えることができる。

なお、角度Ａ３１においてクランク軸１３の回転方向が逆方向から正方向に切り替えられた後であって、図３の角度Ａ１２から角度Ａ１３までの範囲で吸気バルブ１５により吸気口２１が開かれる前に、角度Ａ１５から角度Ａ１６までの範囲で排気バルブ１６により排気口２３が開かれてもよい。この場合、角度Ａ１２から角度Ａ１３までの範囲で吸気が行われる前に、角度Ａ３１での点火による燃焼後の気体が燃焼室３１ａから排出される。

（３−３）クランク角の調整
エンジン１０の停止時において、以下の理由により、クランク角が角度Ａ０から角度Ａ３１までの範囲にある状態で、クランク軸１３の回転が停止することがある。

図２のバルブ駆動部１７がカムシャフトからなる場合、バルブ駆動部１７はクランク軸１３の回転に連動して回転する。バルブ駆動部１７が吸気バルブ１５をリフトさせる場合、後述のバルブスプリング１５ａ（図１０）の付勢力が、吸気バルブ１５からバルブ駆動部１７に反力として加わる。同様に、バルブ駆動部１７が排気バルブ１６をリフトさせる場合、後述のバルブスプリング１６ａ（図１０）の付勢力が、排気バルブ１６からバルブ駆動部１７に反力として加わる。

エンジン１０の停止時には、燃焼室３１ａ内で混合気の燃焼が行われないので、クランク軸１３およびバルブ駆動部１７の回転力が徐々に低下する。その場合、吸気バルブ１５または排気バルブ１６からの反力によってバルブ駆動部１７の回転が停止し、それに伴いクランク軸１３の回転が停止することがある。

クランク角が角度Ａ１５近傍にあるときには、排気バルブ１６からの反力がバルブ駆動部１７に加わる。それにより、クランク角が角度Ａ１５近傍にあるときに、クランク軸１３の回転が停止しやすい。また、クランク角が角度Ａ０近傍にあるときには、吸気バルブ１５からの反力および排気バルブ１６からの反力がそれぞれバルブ駆動部１７に加わる。それにより、クランク角が角度Ａ０近傍にあるときにもクランク軸１３の回転が停止しやすい。

上記のように、エンジン１０の始動時にはクランク軸１３が逆回転される。その際に、逆方向においてクランク角が角度Ａ０から角度Ａ３１までの範囲にある状態からクランク軸１３の逆回転が開始されると、エンジン１０の始動を適正に行うことができない。

具体的には、クランク角が角度Ａ１５から角度Ａ３１までの範囲にある状態からクランク軸１３の逆回転が開始されると、クランク角が角度Ａ２１から角度Ａ２２までの範囲を経由することなく角度Ａ３１に達する。この場合、燃焼室３１ａに混合気が導入されない。そのため、角度Ａ３１において、燃焼室３１ａ内で爆発が生じず、クランク軸１３を正方向に回転させるための駆動力が得られない。

また、クランク角が角度Ａ３１に近づくほど、燃焼室３１ａ内の圧力は高くなる。そのため、クランク軸１３が一定以上の回転速度を有さない場合、クランク角が角度Ａ３１に到達しにくい。角度Ａ３１に近いクランク角からクランク軸１３の逆回転が開始されると、クランク軸１３の回転速度が上昇せず、クランク角が角度Ａ３１に到達しない可能性がある。

クランク角が角度Ａ０から角度Ａ２１までの範囲にある状態からクランク軸１３の逆回転が開始されると、クランク軸１３の回転速度が低いままクランク角が角度Ａ２１から角度Ａ２２までの範囲で変化する。この場合、角度Ａ２１から角度Ａ２２までの範囲において、燃焼室３１ａ内に混合気が導かれにくい。そのため、角度Ａ３１において、燃焼室３１ａ内の混合気に点火されても、クランク軸１３を正方向に回転させるための十分な駆動力が得られない。また、上記同様に、クランク軸１３の回転速度が十分に上昇せず、クランク角が角度Ａ３１に到達しない可能性もある。

そこで、本実施の形態では、クランク軸１３が逆回転される前に、クランク角が角度Ａ３０に達するように、クランク軸１３が正回転される。角度Ａ３０からクランク軸１３の逆回転が開始されることにより、クランク角が角度Ａ２１に達する時点でクランク軸１３の回転速度が十分に上昇している。そのため、角度Ａ２１から角度Ａ２２までの範囲において、燃焼室３１ａ内に混合気が十分に導入される。また、クランク軸１３の回転速度が十分に上昇するので、クランク角が角度Ａ３１に確実に到達する。したがって、角度Ａ３１において、燃焼室３１ａ内で適正に混合気の爆発を生じさせることができる。それにより、クランク軸１３を正方向に回転させるための十分な駆動力が得られる。その結果、エンジン１０の始動を適正に行うことができる。

（４）エンジン始動処理
（４−１）第１の例
エンジン１０の始動前後の期間には、ＥＣＵ６が、予めメモリに記憶された制御プログラムに基づいて、エンジン始動処理を行う。図５〜図７は、エンジン始動処理の第１の例のフローチャートである。エンジン始動処理は、例えば、図示しないメインスイッチがオンされる、またはエンジン１０がアイドルストップ状態に移行した場合に行われる。

図５に示すように、まず、ＥＣＵ６は、現在のクランク角がメモリに記憶されているか否かを判定する（ステップＳ１）。現在のクランク角は、例えば、前回のエンジン１０の停止時にメモリに記憶される。例えば、メインスイッチがオンされた直後には、現在のクランク角が記憶されておらず、アイドルストップ状態では、現在のクランク角が記憶されている。

現在のクランク角が記憶されていない場合、ＥＣＵ６は、クランク軸１３が正方向に回転するように始動兼発電機１４を制御する（ステップＳ２）。この場合、ピストン１１が圧縮上死点（図３および図４の角度Ａ２）を超えないように、電流センサ４４（図２）からの検出信号に基づいて、始動兼発電機１４のトルクが調整される。

次に、ＥＣＵ６は、ステップＳ２でクランク軸１３の回転が開始されてから規定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ３）。規定時間が経過していない場合、ＥＣＵ６は、クランク軸１３の正方向の回転が継続されるように始動兼発電機１４を制御する。規定時間が経過すると、ＥＣＵ６は、クランク軸１３の回転が停止されるように始動兼発電機１４を制御する（ステップＳ４）。これにより、クランク角が図４の角度Ａ３０付近に調整される。

なお、ステップＳ２において、クランク軸１３が正方向に回転される際にクランク角が検出され、その検出値に基づいてクランク角が図４の角度Ａ３０に調整されてもよい。

一方、ステップＳ１において、現在のクランク角が記憶されている場合、ＥＣＵ６は、現在のクランク角が角度Ａ３０（図４）付近にあるか否かを判定する（ステップＳ５）。例えば、現在のクランク角と角度Ａ３０との差が予め定められた許容範囲内である場合には、現在のクランク角が角度Ａ３０付近にあると判定される。一方、現在のクランク角と角度Ａ３０との差が許容範囲外である場合には、現在のクランク角が角度Ａ３０付近にないと判定される。

現在のクランク角が角度Ａ３０付近にない場合、ＥＣＵ６は、クランク軸１３が正方向に回転するように始動兼発電機１４を制御する（ステップＳ６）。この場合、ピストン１１が圧縮上死点（図３および図４の角度Ａ２）を超えないように、電流センサ４４（図２）からの検出信号に基づいて、始動兼発電機１４のトルクが調整される。

次に、ＥＣＵ６は、吸気圧力センサ４２およびクランク角センサ４３の検出結果に基づいて、現在のクランク角が角度Ａ３０に達したか否かを判定する（ステップＳ７）。現在のクランク角が角度Ａ３０に達していない場合、ＥＣＵ６は、クランク軸１３の正方向の回転が継続されるように始動兼発電機１４を制御する。現在のクランク角が角度Ａ３０に達した場合、ＥＣＵ６は、クランク軸１３の回転が停止されるように始動兼発電機１４を制御する（ステップＳ４）。これにより、クランク角が図４の角度Ａ３０に調整される。

ステップＳ６，Ｓ７の処理では、上記のステップＳ２，Ｓ３の処理に比べて、クランク角の調整が精度良く行われるとともに、始動兼発電機１４による消費電力が抑制される。

クランク軸１３が正回転されることによってクランク角が角度Ａ３０付近に調整された後、図６のステップＳ１１の処理が行われる。また、ステップＳ５において、現在のクランク角が角度Ａ３０付近にある場合、そのまま図６のステップＳ１１の処理が行される。

図６に示すように、ＥＣＵ６は、予め定められたエンジン１０の始動条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１１）。エンジン１０の始動条件は、例えば、スタータスイッチ４１（図２）がオンされること、またはアイドルストップ解除条件が満たされることである。エンジン１０の始動条件として、図示しないブレーキスイッチがオフされる、図示しないアクセルグリップが操作される、または図示しないバッテリの電圧が低下する等の他の条件が設定されてもよい。

エンジン１０の始動条件が成立した場合、ＥＣＵ６は、エンジン始動処理のタイムアウト設定を行う（ステップＳ１２）。具体的には、その時点から経過時間が計測される。経過時間が予め定められた終了時間に達すると、エンジン始動処理が強制的に終了される（後述のステップＳ２８）。

次に、ＥＣＵ６は、クランク軸１３が逆方向に回転されるように始動兼発電機１４を制御する（ステップＳ１３）。次に、ＥＣＵ６は、吸気圧力センサ４２（図２）およびクランク角センサ４３（図２）からの検出信号に基づいて、現在のクランク角が図４の角度Ａ２３に達したか否かを判定する（ステップＳ１４）。現在のクランク角が角度Ａ２３に達するまで、ＥＣＵ６は、ステップＳ９の処理を繰り返す。現在のクランク角が角度Ａ２３に達すると、ＥＣＵ６は、吸気通路２２（図２）への燃料の噴射が開始されるように、インジェクタ１９を制御する（ステップＳ１５）。この場合、クランク角が角度Ａ２３に達したときにクランク角センサ４３からＥＣＵ６にパルス信号が与えられ、そのパルス信号に応答して燃料が噴射されるようにＥＣＵ６がインジェクタ１９を制御してもよい。

次に、ＥＣＵ６は、ステップＳ１０で燃料の噴射が開始されてから予め定められた噴射時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１６）。予め定められた噴射時間が経過するまで、ＥＣＵ６は、燃料の噴射が継続されるようにインジェクタ１９を制御する。予め定められた噴射時間が経過すると、ＥＣＵ６は、燃料の噴射が停止されるように、インジェクタ１９を制御する（ステップＳ１７）。

次に、図７に示すように、ＥＣＵ６は、電流センサ４４からの検出信号に基づいて、モータ電流が予め定められたしきい値に達したか否かを判定する（ステップＳ２１）。この場合、クランク角が図４の角度Ａ２に近づくほど、モータ電流が大きくなる。本例では、クランク角が図４の角度Ａ３１に達したときに、モータ電流がしきい値に達する。

始動兼発電機１４に流れる電流が予め定められたしきい値に達した場合、ＥＣＵ６は、クランク軸１３の逆方向の回転が停止されるように始動兼発電機１４を制御し（ステップＳ２２）、点火プラグ１８への通電を開始する（ステップＳ２３）。次に、ＥＣＵ６は、ステップＳ１５で通電が開始されてから予め定められた通電時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ２４）。予め定められた通電時間が経過するまで、ＥＣＵ６は、点火プラグ１８への通電を継続する。予め定められた通電時間が経過すると、ＥＣＵ６は、点火プラグ１８への通電を停止する（ステップＳ２５）。これにより、燃焼室３１ａ内の混合気に点火される。また、ＥＣＵ６は、クランク軸１３が正方向に回転するように、始動兼発電機１４を制御する（ステップＳ２６）。これにより、ＥＣＵ６は、エンジン始動処理を終了する。その後、ＥＣＵ６は、図３の通常運転の動作に対応する制御動作を行う。なお、始動兼発電機１４によるクランク軸１３の駆動は、例えばステップＳ２６の処理から一定時間が経過した後に停止される。

ステップＳ２１において、モータ電流がしきい値に達していない場合、ＥＣＵ６は、図６のステップＳ１２のタイムアウト設定から予め定められた終了時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ２７）。エンジンユニットＥＵの異常により、始動兼発電機１４に流れる電流がしきい値に達することなく、タイムアウト設定から予め定められた終了時間が経過することがある。エンジンユニットＥＵの異常としては、始動兼発電機１４の動作不良またはバルブ駆動部１７の動作不良等がある。終了時間が経過していない場合、ＥＣＵ６は、ステップＳ２１の処理に戻る。終了時間が経過すると、ＥＣＵ６は、クランク軸１３の逆方向の回転が停止されるように始動兼発電機１４を制御するとともに（ステップＳ２８）、エンジンユニットＥＵに異常が生じたことを運転者に警告する（ステップＳ２９）。具体的には、例えば図示しない警告ランプが点灯される。これにより、ＥＣＵ６は、エンジン始動処理を終了する。

（４−２）第２の例
図８は、エンジン始動処理の第２の例のフローチャートである。ＥＣＵ６は、図７のステップＳ２１〜Ｓ２９の処理の代わりに、図８のステップＳ３１〜Ｓ４１の処理を行ってもよい。

図８の例では、ＥＣＵ６は、クランク角センサ４３（図２）からの検出信号に基づいて、図６のステップＳ８でクランク軸１３の逆回転が開始された後、クランク軸１３が予め定められた逆回転角度回転したか否かを判定する（ステップＳ３１）。逆回転角度は、図４の角度Ａ３０から角度Ａ３１までの角度に相当する。例えば、クランク軸１３の逆回転が開始された後、クランク角センサ４３から検出信号として逆回転角度に対応する規定数のパルスが与えられると、ＥＣＵ６は、クランク軸１３が逆回転角度回転したと判定する。

クランク軸１３が逆回転角度回転した場合、ＥＣＵ６は、クランク軸１３の逆方向の回転が停止されるように始動兼発電機１４を制御し（ステップＳ３２）、点火プラグ１８への通電を開始する（ステップＳ３３）。

次に、ＥＣＵ６は、ステップＳ３３で通電が開始された後、クランク軸１３が予め定められた通電角度回転したか否かを判定する（ステップＳ３４）。通電角度は、図７のステップＳ１６の通電時間においてクランク軸１３が回転する角度に相当する。例えば、通電が開始された後、クランク角センサ４３から検出信号として通電角度に対応する規定数のパルスが与えられると、ＥＣＵ６は、クランク軸１３が通電角度回転したと判定する。

クランク軸１３が通電角度回転した場合、ＥＣＵ６は、点火プラグ１８への通電を停止するとともに（ステップＳ３５）、クランク軸１３が正方向に回転するように始動兼発電機１４を制御し（ステップＳ３６）、エンジン始動処理を終了する。

一方、ステップＳ３１において、クランク軸１３が逆回転角度回転していない場合、ＥＣＵ６は、ステップＳ７のタイムアウト設定から予め定められた第１の終了時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ３７）。第１の終了時間が経過していない場合、ＥＣＵ６は、ステップＳ３１の処理に戻る。第１の終了時間が経過すると、ＥＣＵ６は、クランク軸１３の逆方向の回転が停止されるように始動兼発電機１４を制御するとともに（ステップＳ３８）、エンジンユニットＥＵに異常が生じたことを運転者に警告し（ステップＳ４１）、エンジン始動処理を終了する。

また、ステップＳ３４において、クランク軸１３が通電角度回転していない場合、ＥＣＵ６は、ステップＳ７のタイムアウト設定から予め定められた第２の終了時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ３９）。第２の終了時間は、上記の第１の終了時間よりも長く設定される。第２の終了時間が経過していない場合、ＥＣＵ６は、ステップＳ３４の処理に戻る。第２の終了時間が経過すると、ＥＣＵ６は、点火プラグ１８への通電を停止するとともに（ステップＳ４０）、エンジンユニットＥＵに異常が生じたことを運転者に警告し（ステップＳ４１）、エンジン始動処理を終了する。

このように、第２の例では、クランク角センサ４３からの検出信号に基づいて、クランク軸１３の逆回転が停止される（ステップＳ３１，Ｓ３２）。また、クランク角センサ４３からの検出信号に基づいて、点火プラグ１８への通電が停止される（ステップＳ３４，Ｓ３５）。これにより、適切なタイミングでクランク軸１３の逆回転および点火プラグ１８への通電を停止することができる。

また、ステップＳ３３で点火プラグ１８への通電が開始された後、ステップＳ３９で第２の終了時間が経過した場合、ステップＳ４０で点火プラグ１８への通電が停止される。これにより、点火プラグ１８への通電が長時間にわたって継続されることが防止される。

（５）バルブ駆動部
（５−１）構成
バルブ駆動部１７の具体例について説明する。図９は、バルブ駆動部１７の具体例について説明するための模式的側面図である。図９のバルブ駆動部１７はカムシャフトであり、後述の吸気ロッカーアーム５１０（図１０）および排気ロッカーアーム５２０（図１０）を介して図２の吸気バルブ１５および排気バルブ１６を駆動する。バルブ駆動部１７はシリンダヘッド３２内に回転可能に設けられる。バルブ駆動部１７はスプロケット１７ａを有し、クランク軸１３はスプロケット１３ａを有する。スプロケット１３ａおよびスプロケット１７ａに無端のチェーン２５が取り付けられる。これにより、クランク軸１３の回転がチェーン２５を介してバルブ駆動部１７に伝達される。バルブ駆動部１７の回転速度はクランク軸１３の回転速度の半分である。

（５−２）バルブの駆動
図１０は、バルブ駆動部１７およびその周辺部分の断面図である。図１０においては、図９の矢印Ｇの方向から見たバルブ駆動部１７が示される。図１０に示すように、シリンダヘッド３２内には、吸気ロッカーアーム５１０および排気ロッカーアーム５２０が設けられる。吸気ロッカーアーム５１０はシャフト５１１を中心として揺動可能に設けられる。吸気ロッカーアーム５１０の一端部にローラ５１２が設けられ、他端部にアジャスタ５１３が設けられる。ローラ５１２は、バルブ駆動部１７のメイン吸気カム２４０またはサブ吸気カム２４５に当接する。メイン吸気カム２４０またはサブ吸気カム２４５の詳細については後述する。アジャスタ５１３は、吸気バルブ１５の上端部に当接する。吸気バルブ１５は、バルブスプリング１５ａにより吸気口２１を閉じる方向に付勢される。この場合、吸気バルブ１５から吸気ロッカーアーム５１０にアジャスタ５１３を押し上げる方向に力が加わる。それにより、吸気ロッカーアーム５１０のローラ５１２がメイン吸気カム２４０またはサブ吸気カム２４５に押し当てられる。

排気ロッカーアーム５２０はシャフト５２１を中心として揺動可能に設けられる。排気ロッカーアーム５２０の一端部にローラ５２２が設けられ、他端部にアジャスタ５２３が設けられる。ローラ５２２は、バルブ駆動部１７の排気カム２３０に当接する。排気カム２３０の詳細については後述する。アジャスタ５２３は、排気バルブ１６の上端部に当接する。排気バルブ１６は、バルブスプリング１６ａにより排気口２３を閉じる方向に付勢される。それにより、排気バルブ１６から排気ロッカーアーム５２０にアジャスタ５２３を押し上げる方向に力が加わり、排気ロッカーアーム５２０のローラ５２２が排気カム２３０に押し当てられる。

クランク軸１３（図９）の正回転時には、バルブ駆動部１７が第１の方向Ｑ１に回転し、クランク軸１３の逆回転時には、バルブ駆動部１７が第２の方向Ｑ２に回転する。バルブ駆動部１７が回転することにより、メイン吸気カム２４０およびサブ吸気カム２４５が吸気ロッカーアーム５１０を揺動させ、排気カム２３０が排気ロッカーアーム５２０を揺動させる。それにより、吸気バルブ１５が吸気口２１を開閉するとともに、排気バルブ１６が排気口２３を開閉する。

図１１は、バルブ駆動部１７の外観斜視図であり、図１２は、バルブ駆動部１７の断面図である。図１３および図１４は、互いに異なる方向から見たバルブ駆動部１７の部分分解斜視図である。図１１および図１２に示すように、バルブ駆動部１７は、スプロケット１７ａ、軸部材２１０、ばね固定部材２２０、排気カム２３０、サブ吸気カム２４５、ばね固定部材２５０および切替機構３００を含む。

図１３および図１４に示すように、軸部材２１０は略円筒形状を有し、軸心に沿った貫通孔２１０ａを有する。以下の説明において、軸方向とは、軸部材２１０の軸心に平行な方向を意味し、周方向とは、軸部材２１０の軸心を中心とする周方向を意味する。軸部材２１０には、メイン吸気カム２４０が一体的に設けられる。メイン吸気カム２４０の一方側における軸部材２１０の部分に、排気カム２３０およびばね固定部材２２０が取り付けられる。また、メイン吸気カム２４０の他方側における軸部材２１０の部分に、サブ吸気カム２４５およびばね固定部材２５０が取り付けられる。

図１３に示すように、メイン吸気カム２４０の一方側における軸部材２１０の部分には、フランジ部２１１、カム取付部２１２および軸受部２１３が設けられる。カム取付部２１２の外径はフランジ部２１１の外径より小さく、軸受部２１３の外径はカム取付部２１２の外径より小さい。カム取付部２１２には、貫通孔２１０ｂが形成される。後述のように、貫通孔２１０ａおよび貫通孔２１０ｂは互いに連通する。

排気カム２３０は略環形状を有する。排気カム２３０の内径は、軸部材２１０のカム取付部２１２の外径と略等しい。排気カム２３０は、フランジ部２１１に当接するように軸部材２１０のカム取付部２１２上に位置決めされる。後述のように、排気カム２３０は、軸部材２１０に対して一定の角度範囲内で周方向に回転可能に設けられる。

ばね固定部材２２０は略円筒形状を有する。ばね固定部材２２０の内径は、軸部材２１０の軸受部２１３の外径と略等しい。ばね固定部材２２０は、カム取付部２１２の側面に当接するように軸部材２１０の軸受部２１３上に位置決めされる。ばね固定部材２２０は、軸部材２１０に対して周方向に回転しないように設けられる。

ばね固定部材２２０の端部にフランジ部２２１が設けられる。フランジ部２２１を除くばね固定部材２２０の外周面上に、ねじりコイルばね２２５が配置される。図１２に示すように、ねじりコイルばね２２５の一端部はばね固定部材２２０のフランジ部２２１に固定され、他端部は排気カム２３０の側面に固定される。排気カム２３０は、ねじりコイルばね２２５により軸部材２１０に対して第２の方向Ｑ２（図１０）に付勢される。

図１４に示すように、メイン吸気カム２４０の他方側における軸部材２１０の部分には、カム取付部２１４、ばね取付部２１５および軸受部２１６が設けられる。ばね取付部２１５の外径はカム取付部２１４の外径より小さく、軸受部２１６の外径はばね取付部２１５の外径より小さい。

サブ吸気カム２４５は略環形状を有する。サブ吸気カム２４５の内径は、軸部材２１０のカム取付部２１４の外径と略等しい。サブ吸気カム２４５は、メイン吸気カム２４０に当接するように軸部材２１０のカム取付部２１４上に位置決めされる。サブ吸気カム２４５には、周方向に沿った長尺状の開口２４６が形成される。また、メイン吸気カム２４０には、他方側に突出するように嵌合ピン２４１（図１２）が固定される。嵌合ピン２４１の先端部は、サブ吸気カム２４５の開口２４６に嵌合される。サブ吸気カム２４５の詳細については後述する。

ばね固定部材２５０は略環形状を有する。ばね固定部材２５０の内径は、軸部材２１０のばね取付部２１５の外径と略等しい。ばね固定部材２５０は、カム取付部２１４の側面に当接するようにばね取付部２１５上に位置決めされる。ばね固定部材２５０は、軸部材２１０に対して周方向に回転しないように設けられる。

ばね固定部材２５０の端部に突起部２５１が設けられる。ばね固定部材２５０の外周面上に、ねじりコイルばね２５５が配置される。図１２に示すように、ねじりコイルばね２５５の一端部はばね固定部材２５０の突起部２５１に固定され、他端部はサブ吸気カム２４５の側面に固定される。サブ吸気カム２４５は、ねじりコイルばね２５５により軸部材２１０に対して第１の方向Ｑ１（図１０）に付勢される。

図１２に示すように、軸部材２１０の軸受部２１３の一端部にスプロケット１７ａが軸方向に垂直に配置される。スプロケット１７ａの中心部には開口１７ｂが形成される。また、貫通孔２１０ａの一端部の内周面にねじ山が形成される。スプロケット１７ａの開口１７ｂを通してボルト２６０が貫通孔２１０ａにねじ込まれる。これにより、スプロケット１７ａが軸部材２１０に固定される。

図１０のシリンダヘッド３２内において、軸部材２１０の軸受部２１３の外周面に当接するように軸受Ｂ１が設けられ、軸受部２１６の外周面に当接するように軸受Ｂ２が設けられる。軸受Ｂ１，Ｂ２により軸部材２１０が周方向に回転可能に保持される。

図１５は、切替機構３００の外観斜視図であり、図１６は、切替機構３００の断面図である。図１５および図１６に示すように、切替機構３００は、ばね係止部材３１０、ばね３１５、移動部材３２０、嵌合部材３３０、ばね３３５、押圧機構３４０および摺動機構３５０を含む。

図１６に示すように、ばね係止部材３１０は、軸部材２１０の貫通孔２１０ａ内において図１２のボルト２６０の先端部に対向するように配置される。ばね係止部材３１０にばね３１５の一端部が係止される。

ばね係止部材３１０に隣り合うように、移動部材３２０が軸部材２１０の貫通孔２１０ａ内に軸方向に移動可能に配置される。移動部材３２０は、移動制止部３２１、ばね係止部３２２、第１の当接部３２３、テーパ部３２４、第２の当接部３２５および被押圧部３２６を有する。移動制止部３２１は、ばね係止部３２２から軸方向に突出するように設けられる。ばね係止部３２２の外径は、移動制止部３２１の外径より大きく、貫通孔２１０ａの内径と略等しい。移動制止部３２１の外周面を取り囲むようにばね３１５が配置され、ばね３１５の他端部がばね係止部３２２に係止される。

第１および第２の当接部３２３，３２５の間にテーパ部３２４が設けられる。第２の当接部３２５の外径は第１の当接部３２３の外径より大きい。テーパ部３２４は、第１の当接部３２３から第２の当接部３２５に向かって外径が漸次大きくなるように形成される。これにより、第１の当接部３２３の外周面と第２の当接部３２５の外周面とがテーパ部３２４の外周面を介してつながる。被押圧部３２６は、移動部材３２０の他端部に設けられる。

軸部材２１０には、貫通孔２１０ａと垂直に交差するように、貫通孔２１０ｂが形成される。貫通孔２１０ｂは、カム取付部２１２の外周面上で開口する。貫通孔２１０ｂ内に、嵌合部材３３０が配置される。嵌合部材３３０は、当接部３３１および嵌合部３３２からなる。当接部３３１の外径は嵌合部３３２の外径より大きい。当接部３３１は、凸状に湾曲する当接面を有する。当接部３３１の当接面は、軸方向における移動部材３２０の位置に応じて、移動部材３２０の第１の当接部３２３、テーパ部３２４または第２の当接部３２５に当接する。嵌合部３３２の外周面を取り囲むようにばね３３５が配置される。ばね３３５の一端部は、当接部３３１に係止され、他端部は、貫通孔２１０ｂの端部に形成された段差部に係止される。当接部３３１が第１の当接部３２３に当接する状態では、嵌合部材３３０の嵌合部３３２が軸部材２１０の貫通孔２１０ｂ内に収納される。一方、当接部３３１が第２の当接部３２５に当接する状態では、嵌合部材３３０の嵌合部３３２が軸部材２１０のカム取付部２１２の外周面上に突出する。

図１７は、押圧機構３４０の分解斜視図である。図１７に示すように、押圧機構３４０は、カバー部材４１０、回転部材４２０、環状部材４３０、球状部材４３１ａ，４３１ｂ、保持部材４４０および棒状部材４５０を含む。カバー部材４１０は略円筒形状を有する。図１６に示すように、カバー部材４１０の内径は、一端部から他端部に向かって段階的に小さくなるように設定される。これにより、カバー部材４１０の内部に、段差部４１１，４１２が形成される。

図１７に示すように、回転部材４２０は略円柱形状を有し、球受け部４２１、フランジ部４２２および摺動部４２３を有する。球受け部４２１の外周面に、螺旋状に延びる一対の溝４２４ａ，４２４ｂが回転部材４２０の軸心に関して対称に設けられる。保持部材４４０は略円筒形状を有し、球保持部４４１および棒保持部４４２を有する。球保持部４４１の外径および内径は棒保持部４４２の外径および内径よりもそれぞれ大きい。

図１６に示すように、保持部材４４０の棒保持部４４２に棒状部材４５０が挿入される。棒保持部４４２は、軸部材２１０の貫通孔２１０ａに挿入される。棒状部材４５０は、棒保持部４４２により軸部材２１０の軸方向に延びるように保持される。貫通孔２１０ａ内において棒状部材４５０の一端部は移動部材３２０の被押圧部３２６に当接する。保持部材４４０の球保持部４４１の内周面には、一対の凹部４４１ａ，４４１ｂが形成される。凹部４４１ａ，４４１ｂに、球状部材４３１ａ，４３１ｂがそれぞれ嵌合される。また、球保持部４４１の一端部と当接するように環状部材４３０が配置される。球保持部４４１の凹部４４１ａ，４４１ｂおよび環状部材４３０により球保持部４４１に対する球状部材４３１ａ，４３１ｂの軸方向および周方向の移動が阻止される。保持部材４４０の球保持部４４１内に回転部材４２０の球受け部４２１の一端部が挿入され、球状部材４３１ａ，４３１ｂが溝４２４ａ，４２４ｂにそれぞれ嵌合される。棒状部材４５０の他端部は回転部材４２０の球受け部４２１の端面に当接する。

保持部材４４０の球保持部４４１の外周面および回転部材４２０の球受け部４２１の外周面を覆うように、カバー部材４１０が保持部材４４０および回転部材４２０に取り付けられる。カバー部材４１０の一端部の内径は、保持部材４４０の球保持部４４１および環状部材４３０の外径と略等しく、カバー部材４１０の他端部の内径は、回転部材４２０の摺動部４２３の外径と略等しい。カバー部材４１０の中間部の内径は、回転部材４２０のフランジ部４２２の外径と略等しい。

カバー部材４１０内において、環状部材４３０がカバー部材４１０の段差部４１１に当接する。また、図１６の状態では、回転部材４２０のフランジ部４２２が段差部４１２に当接する。回転部材４２０の摺動部４２３は、カバー部材４１０の他端部から軸方向に突出する。

押圧機構３４０は、回転部材４２０を除いて軸部材２１０と一体的に回転する。回転部材４２０は、軸部材２１０に対して周方向に一定角度回転可能に設けられる。

摺動機構３５０は、固定部材３５１および摺動部材３５２を含む。固定部材３５１は略円筒形状を有し、回転部材４２０の摺動部４２３の外周面を取り囲むように、図１０のシリンダヘッド３２に固定される。摺動部材３５２は円環形状を有し、固定部材３５１の内周面に取り付けられる。摺動部材３５２は弾性を有し、回転部材４２０の摺動部４２３の外周面に当接する。

上記のように、回転部材４２０の外周面に形成された螺旋状の溝４２４ａ，４２４ｂには、球状部材４３１ａ，４３１ｂが嵌合されている。そのため、回転部材４２０が軸部材２１０に対して回転することにより、回転部材４２０が軸部材２１０に対して軸方向に移動する。本実施の形態では、回転部材４２０が軸部材２１０に対して第１の方向Ｑ１に回転することにより、回転部材４２０が軸部材２１０から遠ざかる方向に移動する。一方、回転部材４２０が軸部材２１０に対して第２の方向Ｑ２に回転することにより、回転部材４２０が軸部材２１０に近づく方向に移動する。

クランク軸１３の正回転時には、嵌合部材３３０の嵌合部３３２が軸部材２１０のカム取付部２１２の外周面上に突出する状態（以下、回転阻止状態）に維持される。一方、クランク軸１３の逆回転時には、嵌合部材３３０の嵌合部３３２が軸部材２１０の貫通孔２１０ｂ内に収納される状態（以下、回転可能状態と呼ぶ）に維持される。回転阻止状態と回転可能状態との切り替わりについては後述する。

（５−３）メイン吸気カムおよびサブ吸気カム
図１８は、メイン吸気カム２４０およびサブ吸気カム２４５について説明するための図である。図１８（ａ）および図１８（ｂ）に示すように、メイン吸気カム２４０に取り付けられた嵌合ピン２４１が、サブ吸気カム２４５の開口２４６に嵌合される。メイン吸気カム２４０は軸部材２１０と一体的に設けられ、サブ吸気カム２４５は軸部材２１０に対して周方向に回転可能である。サブ吸気カム２４５が軸部材２１０に対して回転することにより、開口２４６内で嵌合ピン２４１が周方向に移動する。軸部材２１０に対するサブ吸気カム２４５の回転可能な角度範囲は、開口２４６の長さに依存する。

図１８（ａ）に示すように、嵌合ピン２４１がサブ吸気カム２４５の開口２４６の一端部ＣＡに当接することにより、吸気カム２４５の第１の方向Ｑ１の回転が制止される。この状態では、サブ吸気カム２４５のカムノーズ２４５Ｔがメイン吸気カム２４０のカムノーズ２４０Ｔに重ならない。図１８（ａ）のサブ吸気カム２４５の位置が第１の位置の例である。

一方、図１８（ｂ）に示すように、嵌合ピン２４１がサブ吸気カム２４５の開口２４６の他端部ＣＢに当接することにより、吸気カム２４５の第２の方向Ｑ２への回転が制止される。この状態では、サブ吸気カム２４５のカムノーズ２４５Ｔの全体がメイン吸気カム２４０のカムノーズ２４０Ｔに重なる。図１８（ｂ）のサブ吸気カム２４５の位置が第２の位置の例である。

軸部材２１０の軸心からカムノーズ２４０Ｔの先端部までの長さは、軸部材２１０の軸心からカムノーズ２４５Ｔの先端部までの長さより大きい。ここで、カムノーズの先端部とは、軸部材２１０の軸心からの長さが最大となるカムノーズの外周面の部分をいう。また、以下の説明において、カムノーズの立ち上がり部とは、カムノーズと他の部分との境界部分であり、軸部材２１０の軸心からの長さが最小となるカムノーズの外周面の部分をいう。

上記のように、サブ吸気カム２４５は、図１２のねじりコイルばね２５５により第１の方向Ｑ１（図１６）に付勢される。ねじりコイルばね２５５からサブ吸気カム２４５に加わる第１の方向Ｑ１への付勢力は、バルブ駆動部１７の回転時に図１０の吸気ロッカーアーム５１０からサブ吸気カム２４５に反力として加わる第２の方向Ｑ２への力よりも小さい。そのため、バルブ駆動部１７の回転時に、吸気ロッカーアーム５１０からサブ吸気カム２４５に第２の方向Ｑ２への力が加わると、サブ吸気カム２４５が軸部材２１０に対して回転可能な範囲内で第２の方向Ｑ２に回転される。

図１０の吸気ロッカーアーム５１０のローラ５１２に対するメイン吸気カム２４０およびサブ吸気カム２４５の作用について説明する。図１９は、クランク軸１３の正回転時におけるメイン吸気カム２４０およびサブ吸気カム２４５の作用について説明するための図であり、図２０は、クランク軸１３の逆回転時におけるメイン吸気カム２４０およびサブ吸気カム２４５の作用について説明するための図である。図２１は、吸気バルブ１５のリフト量を表す図である。

クランク軸１３の正回転時には、軸部材２１０が第１の方向Ｑ１に回転する。図１９（ａ）に示すように、サブ吸気カム２４５のカムノーズ２４５Ｔおよびメイン吸気カム２４０のカムノーズ２４０Ｔがいずれもローラ５１２に当接していない状態では、ローラ５１２からサブ吸気カム２４５に第２の方向Ｑ２への力が加わらない。この場合、ねじりコイルばね２５５（図１２）の付勢力により、嵌合ピン２４１がサブ吸気カム２４５の開口２４６の一端部ＣＡに当接する状態が維持される。また、図１０の吸気バルブ１５がリフトせず、吸気口２１が閉じられた状態となる。以下、吸気バルブ１５がリフトされない状態でのローラ５１２の位置を初期位置と呼ぶ。

図１９（ｂ）に示すように、サブ吸気カム２４５のカムノーズ２４５Ｔの立ち上がり部がローラ５１２に当接すると、ローラ５１２からサブ吸気カム２４５に第２の方向Ｑ２への力が加わる。この場合、カムノーズ２４５Ｔの立ち上がり部がローラ５１２に当接する状態が維持されるようにサブ吸気カム２４５が軸部材２１０に対して第２の方向Ｑ２に回転する。そのため、ローラ５１２はサブ吸気カム２４５によって駆動されず、初期位置に維持される。

続いて、図１９（ｃ）に示すように、メイン吸気カム２４０のカムノーズ２４０Ｔがローラ５１２に達すると、カムノーズ２４０Ｔがローラ５１２を押し上げる。これにより、図２１（ａ）に示すように、角度Ａ１２から角度Ａ１３までの範囲で吸気バルブ１５がリフトし、吸気口２１が開かれる。

続いて、図１９（ｄ）に示すように、メイン吸気カム２４０のカムノーズ２４０Ｔの先端部がローラ５１２に近づくと、サブ吸気カム２４５のカムノーズ２４５Ｔがローラ５１２から離間する。この場合、ローラ５１２からサブ吸気カム２４５に第２の方向Ｑ２への力が加わらなくなる。そのため、ねじりコイルばね２５５（図１２）の付勢力により、サブ吸気カム２４５が軸部材２１０に対して第１の方向Ｑ１に回転する。それにより、嵌合ピン２４１がサブ吸気カム２４５の開口２４６の一端部ＣＡに当接する状態に戻る。その後、図１９（ａ）〜図１９（ｄ）の動作が繰り返される。

このように、クランク軸１３の正回転時には、サブ吸気カム２４５が吸気ロッカーアーム５１０を駆動することなく、メイン吸気カム２４０のみが吸気ロッカーアーム５１０を駆動する。したがって、図２１（ａ）の角度Ａ１２から角度Ａ１３までの範囲でのみ、図１０の吸気バルブ１５がリフトされ、吸気口２１が開かれる。

クランク軸１３の逆回転時には、軸部材２１０が第２の方向Ｑ２に回転する。図２０（ａ）に示すように、ローラ５１２がサブ吸気カム２４５のカムノーズ２４５Ｔに当接していない状態では、図１９（ａ）の状態と同様に、ローラ５１２からサブ吸気カム２４５に第２の方向Ｑ２への力が加わらない。この場合、ねじりコイルばね２５５（図１２）の付勢力により、嵌合ピン２４１がサブ吸気カム２４５の開口２４６の一端部ＣＡに当接する状態が維持される。

図２０（ｂ）に示すように、メイン吸気カム２４０のカムノーズ２４０Ｔがローラ５１２に達すると、カムノーズ２４０Ｔがローラ５１２を押し上げる。これにより、図２１（ｂ）に示すように、角度Ａ１３から角度Ａ１２までの範囲で吸気バルブ１５がリフトし、吸気口２１が開かれる。

続いて、図２０（ｃ）に示すように、サブ吸気カム２４５のカムノーズ２４５Ｔがローラ５１２に達すると、ローラ５１２からサブ吸気カム２４５に第１の方向Ｑ１への力が加わる。この場合、嵌合ピン２４１がサブ吸気カム２４５の開口２４６の一端部ＣＡに当接する状態が維持され、カムノーズ２４５Ｔがローラ５１２を押し上げる。それにより、図２１（ｂ）に示すように、角度Ａ２１から角度Ａ２２までの範囲で吸気バルブ１５がリフトし、吸気口２１が開かれる。

続いて、図２０（ｄ）に示すように、ローラ５１２の当接位置がカムノーズ２４５Ｔの先端部を超えると、ローラ５１２からサブ吸気カム２４５に第２の方向Ｑ２への力が加わる。これにより、サブ吸気カム２４５が軸部材２１０に対して第２の方向Ｑ２に回転し、ローラ５１２が初期位置に戻る。この場合、図２１（ｂ）に示すように、角度Ａ２２において、吸気バルブ１５のリフト量が急峻に減少する。

このように、クランク軸１３の逆回転時には、メイン吸気カム２４０およびサブ吸気カム２４５がいずれも吸気ロッカーアーム５１０を駆動する。したがって、図２１（ｂ）の角度Ａ１３から角度Ａ１２までの範囲および角度Ａ２１から角度Ａ２２までの範囲で、図１０の吸気バルブ１５がリフトされ、吸気口２１が開かれる。

これらにより、図３に示した通常運転時における吸気口２１の開閉動作、および図４に示した始動時における吸気口２１の開閉動作が実現される。

（５−４）排気カム
図２２は、排気カム２３０について説明するための図である。図２２（ａ）に示すように、軸部材２１０のカム取付部２１２には、外周面から軸方向に垂直な方向に突出するように、嵌合ピン２１７が固定される。排気カム２３０の内周面には、周方向に沿うように溝２３１が形成される。嵌合ピン２１７の先端部は、排気カム２３０の溝２３１内に配置される。

軸部材２１０に対して排気カム２３０が回転することにより、溝２３１内で嵌合ピン２１７が移動する。軸部材２１０に対する排気カム２３０の回転可能な角度範囲は、溝２３１の長さに依存する。

図２２（ａ）に示すように、嵌合ピン２１７が排気カム２３０の溝２３１の一端部ＤＡに当接することにより、軸部材２１０に対する排気カム２３０の第２の方向Ｑ２の回転が制止される。また、図２２（ｂ）に示すように、嵌合ピン２１７が排気カム２３０の溝２３１の他端部ＤＢに当接することにより、軸部材２１０に対する排気カム２３０の第１の方向Ｑ１の回転が制止される。図２２（ａ）の排気カム２３０の位置が第４の位置の例であり、図２２（ｂ）の排気カム２３０の位置が第３の位置の例である。

排気カム２３０の内周面には、凹部２３２が形成される。嵌合ピン２１７が排気カム２３０の溝２３１の一端部ＤＡに当接する状態（図２２（ａ）の状態）では、貫通孔２１０ｂの延長線上に凹部２３２が位置する。この状態で、嵌合部材３３０の嵌合部３３２が凹部２３２に嵌合されると、軸部材２１０に対する排気カム２３０の回転が阻止される。

後述のように、クランク軸１３の正回転時には、切替機構３００（図１６）が回転阻止状態に維持される。この場合、嵌合ピン２１７が排気カム２３０の溝２３１の一端部ＤＡに当接する状態で嵌合部材３３０の嵌合部３３２が凹部２３２に嵌合され、軸部材２１０に対する排気カム２３０の回転が阻止される。一方、クランク軸１３の逆回転時には、切替機構３００（図１２）が回転可能状態に維持される。それにより、軸部材２１０に対して排気カム２３０が一定範囲内で回転可能となる。

上記のように、排気カム２３０は、図１２のねじりコイルばね２２５により第２の方向Ｑ２に付勢される。ねじりコイルばね２２５から排気カム２３０に加わる第２の方向Ｑ２への付勢力は、バルブ駆動部１７の回転時に図１０の排気ロッカーアーム５２０から排気カム２３０に反力として加わる第１の方向Ｑ１への力よりも小さい。そのため、バルブ駆動部１７の回転時に、排気ロッカーアーム５２０から排気カム２３０に第１の方向Ｑ１への力が加わると、排気カム２３０が軸部材２１０に対して回転可能な範囲内で第１の方向Ｑ１に回転される。

図１０の排気ロッカーアーム５２０のローラ５２２に対する排気カム２３０の作用について説明する。図２３は、クランク軸１３の正回転時における排気カム２３０の作用について説明するための図であり、図２４は、クランク軸１３の逆回転時における排気カム２３０の作用について説明するための図である。

クランク軸１３の正回転時には、図２３（ａ）〜（ｄ）に示すように、嵌合ピン２１７が排気カム２３０の溝２３１の一端部ＤＡに当接する状態で、排気カム２３０が軸部材２１０と一体的に第１の方向Ｑ１に回転する。この場合、排気カム２３０のカムノーズ２３０Ｔがローラ５２２を押し上げる。これにより、図３の角度Ａ１５から角度Ａ１６までの範囲で図１０の排気バルブ１６がリフトし、排気口２３が開かれる。

図２４（ａ）には、クランク角が図４の角度Ａ３０であるときの排気カム２３０の状態が示され、図２４（ｄ）には、クランク角が図４の角度Ａ３１であるときの排気カム２３０の状態が示される。図２４（ｂ）および図２４（ｃ）には、図２４（ａ）の状態と図２４（ｄ）の状態との間の排気カム２３０の状態が示される。上記のように、クランク軸１３の逆回転は、図４の角度Ａ３０から角度Ａ３１までの範囲で行われる。

クランク軸１３の逆回転時には、排気カム２３０が軸部材２１０に対して回転可能である。また、図１２のねじりコイルばね２２５により排気カム２３０が第２の方向Ｑ２に付勢される。クランク角が図４の角度Ａ３０にあるときには、図２４（ａ）に示すように、排気カム２３０のカムノーズ２３０Ｔがローラ５２２に当接していない。そのため、ローラ５２２から排気カム２３０に第１の方向Ｑ１への力が加わらず、ねじりコイルばね２２５の付勢力により嵌合ピン２１７が溝２３１の一端部ＤＡに当接する状態が維持される。

続いて、図２４（ｂ）に示すように、排気カム２３０のカムノーズ２３０Ｔの立ち上がり部がローラ５２２に当接すると、ローラ５２２から排気カム２３０に第１の方向Ｑ１への力が加わる。ローラ５２２からカムノーズ２３０Ｔに加わる第１の方向Ｑ１への力は、ねじりコイルばね２２５から排気カム２３０に加わる第２の方向Ｑ２への力よりも大きい。そのため、図２４（ｃ）に示すように、カムノーズ２３０Ｔがローラ５２２を押し上げることなく、カムノーズ２３０Ｔの立ち上がり部がローラ５２２に当接する状態が維持されつつ軸部材２１０のみが第２の方向Ｑ２に回転する。

その後、軸部材２１０の第２の方向Ｑ２への回転が継続されると、嵌合ピン２１７が溝２３１の他端部ＤＢに当接し、排気カム２３０が軸部材２１０と一体的に回転する。その場合、ローラ５２２がカムノーズ２３０Ｔにより押し上げられる。しかしながら、本実施の形態では、クランク角が図４の角度Ａ３１に達しても、図２４（ｄ）に示すように、嵌合ピン２１７が溝２３１の他端部ＤＢに当接しない。したがって、クランク軸１３の逆回転時には、排気ロッカーアーム５２０が駆動されず、排気口２３が開かれない。

図２５は、クランク軸１３の回転方向が逆方向から正方向に切り替わった直後の排気カム２３０の動作を示す図である。クランク軸１３の回転方向が逆方向から正方向に切り替わった直後には、図２５（ａ）に示すように、カムノーズ２３０Ｔの立ち上がり部がローラ５２２に当接し、嵌合ピン２１７が溝２３１の一端部ＤＡと他端部ＤＢとの間にある。この場合、図１２のねじりコイルばね２２５の付勢力によりカムノーズ２３０Ｔの立ち上がり部がローラ５２２に当接する状態が維持されつつ軸部材２１０のみが第１の方向Ｑ１に回転する。

その後、図２５（ｂ）に示すように、嵌合ピン２１７が溝２３１の一端部ＤＡに当接すると、切替機構３００が回転阻止状態に切り替わり、軸部材２１０に対する排気カム２３１の回転が阻止される。その後、図２３に示したように、排気カム２３０が軸部材２１０と一体的に回転し、排気ロッカーアーム５２０を駆動する。

このように、図２２に示される排気カム２３０の構成によれば、クランク軸１３の正回転時にのみ角度Ａ１５から角度Ａ１６までの範囲で排気口２３が開かれ、クランク軸１３の逆回転時には排気口２３が開かれない。この場合、角度Ａ２１から角度Ａ２２までの範囲において混合気の吸気動作を効率良く行うことができる。

（５−５）切替機構
図２６は、切替機構３００の動作について説明するための図である。図２６（ａ）には、回転可能状態の切替機構３００が示され、図２６（ｂ）には、回転阻止状態の切替機構３００が示される。図２６において、軸方向における一方の向きを第３の方向Ｑ３とし、他方の向きを第４の方向Ｑ４とする。第３の方向Ｑ３は、移動部材３２０がばね係止部材３１０に近づく方向であり、第４の方向Ｑ４は、移動部材３２０がばね係止部材３１０から遠ざかる方向である。

図２６（ａ）に示すように、回転可能状態では、回転部材４２０のフランジ部４２２がカバー部材４１０の段差部４１２に当接し、棒状部材４５０が保持部材４４０内に収納される。この場合、移動部材３２０の被押圧部３２６が保持部材４４０の一端部に当接し、移動部材３２０の第１の当接部３２３が軸部材２１０の貫通孔２１０ｂの延長線上に位置する。それにより、嵌合部材３３０の当接部３３１が移動部材３２０の第１の当接部３２３に当接し、嵌合部３３２が貫通孔２１０ｂ内に収納される。図２６（ａ）の嵌合部材３３０の位置が回転可能位置の例である。

図２６（ｂ）に示すように、回転阻止状態では、回転部材４２０のフランジ部４２２が環状部材３０に当接し、棒状部材４５０が保持部材４４０の一端部から第３の方向Ｑ３に突出する。この場合、移動部材３２０の第２の当接部３２５が軸部材２１０の貫通孔２１０ｂの延長線上に位置する。それにより、嵌合部材３３０の当接部３３１が移動部材３２０の第２の当接部３２５に当接し、嵌合部材３３０の嵌合部３３２が軸部材２１０のカム取付部２１２の外周面から突出する。そのため、嵌合部材３３０の嵌合部３３２が排気カム２３０（図２２）の凹部２３２に嵌合される。図２６（ｂ）の嵌合部材３３０の位置が回転制止位置の例である。

エンジン１０の始動前には、切替機構３００が図２６（ｂ）の回転阻止状態にある。エンジン１０の始動時に、クランク軸１３が逆方向に回転され、軸部材２１０が第２の方向Ｑ２に回転される。摺動機構３５０を除く切替機構３００の各部は、軸部材２１０とともに第２の方向Ｑ２に回転する。この場合、摺動機構３５０の摺動部材３５２から回転部材４２０の摺動部４２３に第１の方向Ｑ１への摩擦力が働く。そのため、回転部材４２０が軸部材２１０に対して第１の方向Ｑ１に回転するとともに、軸方向に沿って第４の方向Ｑ４に移動する。回転部材４２０の第１の方向Ｑ１への回転および第４の方向Ｑ４への移動は、回転部材４２０のフランジ部４２２がカバー部材４１０の段差部４１２に当接することにより制止される。

回転部材４２０が第４の方向Ｑ４へ移動すると、ばね３１５の付勢力により移動部材３２０および棒状部材４５０が第４の方向Ｑ４に移動する。それにより、棒状部材４５０が保持部材４４０内に収納されるとともに、移動部材３２０の被押圧部３２６が保持部材４４０の一端部に当接する。また、ばね３３５の付勢力により、嵌合部材３３０の当接部３３１が移動部材３２０の第１の当接部３２３に当接する。それにより、嵌合部材３３０の嵌合部３３２が軸部材２１０の貫通孔２１０ｂ内に収納される。このようにして、切替機構３００が図２６（ｂ）の回転阻止状態から図２６（ａ）の回転可能状態に切り替わる。

その後、クランク軸１３の回転方向が逆方向から正方向に切り替わり、軸部材２１０が第１の方向にＱ１に回転される。しかしながら、図２５（ａ）に示したように、クランク軸１３の回転方向が逆方向から正方向に切り替わった直後には、嵌合ピン２１７が排気カム２３０の溝２３１の一端部ＤＡに当接しておらず、軸部材２１０の貫通孔２１０ｂの延長線上に排気カム２３０の凹部２３２が位置しない。したがって、嵌合部材３３０の嵌合部３３２は、軸部材２１０の貫通孔２１０ｂ内に収納された状態に維持される。

図２５（ｂ）に示したように、嵌合ピン２１７が排気カム２３０の溝２３１の一端部ＤＡに当接すると、切替機構３００が図２６（ａ）の回転可能状態から図２６（ｂ）の回転阻止状態に切り替わる。具体的には、軸部材２１０が第１の方向にＱ１に回転することにより、摺動機構３５０の摺動部材３５２から回転部材４２０の摺動部４２３に第２の方向Ｑ２への摩擦力が働く。そのため、回転部材４２０が軸部材２１０に対して第２の方向Ｑ２に回転するとともに、軸方向に沿って第３の方向Ｑ３に移動する。回転部材４２０の第２の方向Ｑ２への回転および第３の方向Ｑ３への移動は、回転部材４２０のフランジ部４２２が環状部材４３０に当接することにより制止される。

回転部材４２０が第３の方向Ｑ３へ移動することにより、棒状部材４５０の一端部が保持部材４４０から第３の方向Ｑ３に突出する。それにより、移動部材３２０が第３の方向Ｑ３に移動し、移動部材３２０の移動制止部３２１がばね係止部材３１０に当接する。また、移動部材３２０のテーパ部３２４により嵌合部材３３０の当接部３３１が軸部材２１０の軸心から遠ざかる方向に押圧される。それにより、ばね３３５の付勢力に抗して嵌合部材３３０が軸部材２１０の軸心から遠ざかる方向に移動し、嵌合部材３３０の嵌合部３３２が貫通孔２１０ｂの外側に突出する。それにより、嵌合部材３３０の嵌合部３３２が排気カム２３０（図２２）の凹部２３２に嵌合される。このようにして、切替機構３００が図２６（ａ）の回転可能状態から図２６（ｂ）の回転阻止状態に切り替わる。

（５−６）切替機構の他の例
図２７は、切替機構３００の他の例について説明するための図である。図２７の切替機構３００について、図２６の例と異なる点を説明する。図２７の切替機構３００においては、移動部材３２０の第１の当接部３２３の外径が第２の当接部３２５の外径より大きい。テーパ部３２４は、第１の当接部３２３から第２の当接部３２５に向かって外径が漸次小さくなるように形成される。これにより、第１の当接部３２３の外周面と第２の当接部３２５の外周面とがテーパ部３２４の外周面を介してつながる。

図２７（ａ）に示すように、嵌合部材３３０の当接部３３１が移動部材３２０の第１の当接部３２３に当接する状態では、嵌合部材３３０の嵌合部３３２が軸部材２１０のカム取付部２１２の外周面から突出する。それにより、切替機構３００が回転阻止状態になる。一方、図２７（ｂ）に示すように、嵌合部材３３０の当接部３３１が移動部材３２０の第２の当接部３２５に当接する状態では、嵌合部材３３０の嵌合部３３２が軸部材２１０の貫通孔２１０ｂ内に収納される。それにより、切替機構３００が回転可能状態になる。

回転部材４２０の球受け部４２１の外周面には、図２６の溝４２４ａ，４２４ｂの代わりに螺旋状の溝４２４ｃ，４２４ｄが形成される。回転部材４２０の軸心に関して、溝４２４ｃの螺旋の方向は、溝４２４ａの螺旋の方向と反対であり、溝４２４ｄの螺旋の方向は、溝４２４ｂの螺旋の方向と反対である。溝４２４ｃに球状部材４３１ａが嵌合され、溝４２４ｄに球状部材４３１ｂが嵌合される。

この場合、回転部材４２０が軸部材２１０に対して第１の方向Ｑ１に回転することにより、回転部材４２０が第３の方向Ｑ３に移動する。一方、回転部材４２０が軸部材２１０に対して第２の方向Ｑ２に回転することにより、回転部材４２０が第４の方向Ｑ４に移動する。

エンジン１０の始動前には、切替機構３００が図２７（ａ）の回転阻止状態にある。エンジン１０の始動時に、クランク軸１３が逆方向に回転され、軸部材２１０が第２の方向Ｑ２に回転される。それにより、摺動機構３５０の摺動部材３５２から回転部材４２０の摺動部４２３に第１の方向Ｑ１への摩擦力が働く。したがって、回転部材４２０が軸部材２１０に対して第１の方向Ｑ１に回転するとともに、軸方向に沿って第３の方向Ｑ３に移動する。

回転部材４２０が第３の方向Ｑ３へ移動することにより、棒状部材４５０の一端部が保持部材４４０から第３の方向Ｑ３に突出する。それにより、移動部材３２０が第３の方向Ｑ３に移動し、移動部材３２０の移動制止部３２１がばね係止部材３１０に当接する。また、ばね３３５の付勢力により、嵌合部材３３０の当接部３３１が移動部材３２０の第２の当接部３２５に当接する。それにより、嵌合部材３３０が軸部材２１０の貫通孔２１０ｂ内に収納される。このようにして、切替機構３００が図２７（ａ）の回転阻止状態から図２７（ｂ）の回転可能状態に切り替わる。

その後、クランク軸１３の回転方向が逆方向から正方向に切り替わると、軸部材２１０が第１の方向Ｑ１に回転される。それにより、摺動機構３５０の摺動部材３５２から回転部材４２０の摺動部４２３に第２の方向Ｑ２への摩擦力が働く。図２５（ｂ）に示したように、嵌合ピン２１７が溝２３１の一端部に当接すると、回転部材４２０が軸部材２１０に対して第２の方向Ｑ２に回転するとともに、軸方向に沿って第４の方向Ｑ４に移動する。

回転部材４２０が第４の方向Ｑ４へ移動すると、ばね３１５の付勢力により移動部材３２０および棒状部材４５０が第４の方向Ｑ４に移動する。それにより、棒状部材４５０が保持部材４４０内に収納されるとともに、移動部材３２０の被押圧部３２６が保持部材４４０の一端部に当接する。また、移動部材３２０のテーパ部３２４により嵌合部材３３０の当接部３３１が軸部材２１０の軸心から遠ざかる方向に押圧される。それにより、ばね３３５の付勢力に抗して嵌合部材３３０が軸部材２１０の軸心から遠ざかる方向に移動し、嵌合部材３３０の嵌合部３３２が貫通孔２１０ｂの外側に突出する。その結果、嵌合部材３３０の嵌合部３３２が排気カム２３０（図２２）の凹部２３２に嵌合される。このようにして、切替機構３００が図２７（ｂ）の回転可能状態から図２７（ａ）の回転阻止状態に切り替わる。

（６）効果
本実施の形態に係るエンジンシステム２００においては、エンジン１０の停止後であって始動前に、クランク軸１３が正回転されることによりクランク角が角度Ａ３０付近に調整され、エンジン１０の始動時にクランク軸１３が逆回転される。クランク軸１３の逆回転時には、クランク角が角度Ａ２１から角度Ａ２２までの範囲にあるときに吸気口２１が開かれ、燃焼室３１ａに混合気が導入される。この場合、エンジン１０の停止時におけるクランク角にばらつきがあっても、最初にクランク角が一定範囲内に調整されるので、クランク軸１３の逆回転時にクランク角が確実に角度Ａ２１から角度Ａ２２までの範囲を経由する。それにより、燃焼室３１ａ内に混合気を確実に導入することができる。

その後、クランク角が角度Ａ３１に達すると、燃焼室３１ａ内の混合気に点火される。これにより、燃焼室３１ａ内で爆発が生じ、爆発のエネルギーにより、クランク軸１３が正回転するように駆動される。これにより、クランク軸１３が圧縮上死点に対応する角度Ａ２を容易に超えることができる。したがって、エンジン１０を安定にかつ迅速に始動させることができる。

また、大型の始動兼発電機１４を用いることなく、混合気の点火によってエンジン１０の始動のために十分なトルクを得ることができるので、エンジン１０を小型化することができる。さらに、大型の始動兼発電機１４を用いる必要がないので、余剰電力（電力ロス）の発生を抑制することができる。

また、本実施の形態では、角度Ａ３０が、正方向において角度Ａ１３から角度Ａ２までの範囲に設定される。それにより、クランク軸１３が角度Ａ２１に達する時点で、クランク軸１３の回転速度が十分に上昇される。そのため、角度Ａ２１から角度Ａ２２までの範囲において、燃焼室３１ａ内に混合気を十分に導入することができる。

また、本実施の形態では、クランク軸１３の逆回転時にのみ角度Ａ２１から角度Ａ２２までの範囲で吸気口２１が開かれ、クランク軸１３の正回転時には角度Ａ２１から角度Ａ２２までの範囲で吸気口２１が開かれない。それにより、クランク軸１３の正回転時に燃焼後の気体が吸気通路２２に逆流することを防止しつつ、クランク軸１３の逆回転時に燃焼室３１ａ内に混合気を導くことができる。

また、本実施の形態では、クランク軸１３の正回転時に角度Ａ１５からＡ１６までの範囲で排気が行われ、クランク軸１３の逆回転時に角度Ａ２１からＡ２２までの範囲で吸気が行われ、角度Ａ２１からＡ２２までの範囲は、角度Ａ１５からＡ１６までの範囲に含まれる。これにより、正回転時の排気および逆回転時の吸気をそれぞれ適正に行うことができる。

また、本実施の形態では、クランク軸１３の逆回転時に、吸気口２１が開かれる前にインジェクタ１９により吸気通路２２に燃料が噴射される。これにより、吸気通路２２内で混合気が生成された後に吸気口２１が開かれる。その結果、生成された混合気を燃焼室３１ａに効率よく導入することができる。

また、本実施の形態では、エンジン１０の停止後であって始動前に、現在のクランク角が記憶されている場合には、クランク角センサ４３の検出結果に基づいて、クランク角が角度Ａ３０に達するようにクランク軸１３が正回転される。これにより、精度良くクランク角を角度Ａ３０に調整することができる。

また、本実施の形態では、エンジン１０の停止後であって始動前に、現在のクランク角が記憶されていない場合には、ピストン１１が圧縮上死点に達しないように予め定められたトルクで一定時間だけクランク軸１３が正回転される。これにより、クランク角を角度Ａ３０付近に調整することができる。

また、本実施の形態では、角度Ａ３１において、クランク軸１３の逆方向の回転が停止された後に、点火プラグ１８により燃焼室３１ａ内の混合気に点火される。これにより、混合気の点火後にクランク軸１３を確実に正方向に回転させることができる。

また、本実施の形態では、角度Ａ３１における混合気の点火後に、始動兼発電機１４によりクランク軸１３が正方向に駆動される。これにより、正方向へのより大きなトルクが得られる。したがって、ピストン１１が圧縮上死点を確実に超えることができる。

（７）他の実施の形態
（７−１）
上記実施の形態では、正方向において吸気口２３が開かれるべきクランク角の範囲の終端である角度Ａ１３から圧縮上死点に対応する角度Ａ２までの範囲に逆転開始範囲としての角度Ａ３０が設定されるが、本発明は、これに限らない。例えば、排気上死点に対応する角度Ａ０から角度Ａ１３までの範囲に角度Ａ３０が設定されてもよい。この場合も、クランク軸１３の逆回転時に、クランク角が角度Ａ２１から角度Ａ２２までの範囲を経由し、かつクランク角が角度Ａ２１に達するまでにクランク軸１３の回転速度を上昇させることができる。それにより、燃焼室３１ａ内に混合気を適正に導入することができ、エンジン１０を適正に始動させることができる。

（７−２）
上記実施の形態では、吸気口２１が閉じられた状態でインジェクタ１９により吸気通路２２に燃料が噴射され、その後、吸気口２１が開かれることにより吸気通路２２から吸気口２１を通して燃焼室３１ａ内に燃料が導かれるが、本発明は、これに限らない。吸気口２１が開かれた状態で、インジェクタ１９により吸気口２１を通して燃焼室３１ａ内に燃料が直接噴射されてもよい。

（７−３）
上記実施の形態では、逆転開始範囲として一定の角度Ａ３０が設定されるが、本発明は、これに限らず、一定の角度範囲が逆転開始範囲として設定されてもよい。

（７−４）
上記実施の形態では、バルブ駆動部１７としてカムシャフトが用いられるが、本発明は、これに限らない。バルブ駆動部１７として、例えば油圧式動弁機構または電磁式動弁機構等が用いられてもよい。

（７−５）
上記実施の形態では、クランク角センサ４３により検出されたクランク角、および吸気圧力センサ４２により検出された吸気通路２２内の圧力に基づいて、クランク軸１３の２回転（７２０度）の範囲における回転角度が取得されるが、本発明は、これに限らない。例えば、バルブ駆動部１７の回転角度（以下、カム角度と呼ぶ）を検出するカム角度センサが設けられ、カム角度センサの検出結果に基づいてクランク軸１３の２回転の範囲における回転角度が取得されてもよい。あるいは、クランク角センサ４３により検出されたクランク角、およびカム角度センサにより検出されたカム角度に基づいて、クランク軸１３の２回転の範囲における回転角度が取得されてもよい。この場合、クランク軸１３の２回転の範囲におけるより正確な回転角度が取得可能となる。

（７−６）
上記実施の形態では、電流センサ４４により始動兼発電機１４に流れる電流が検出されるが、始動兼発電機１４を適切に制御可能であれば、電流センサ４４５が設けられなくてもよい。

（７−７）
上記実施の形態は、本発明を自動二輪車に適用した例であるが、これに限らず、自動三輪車もしくはＡＴＶ（All Terrain Vehicle；不整地走行車両）等の他の鞍乗り型車両に本発明を適用してもよい。

（８）請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。

上記実施の形態では、エンジンシステム２００がエンジンシステムの例であり、エンジンユニットＥＵがエンジンユニットの例であり、エンジン１０がエンジンの例であり、ＥＣＵ６が制御部の例であり、吸気通路２２が吸気通路の例であり、燃焼室３１ａが燃焼室の例であり、インジェクタ１９が燃料噴射装置の例であり、点火プラグ１８が点火装置の例である。また、吸気口２１が吸気口の例であり、排気口２３が排気口の例であり、吸気バルブ１５が吸気バルブの例であり、排気バルブ１６が排気バルブの例であり、バルブ駆動部１７がバルブ駆動部の例であり、クランク軸１３がクランク軸の例であり、始動兼発電機１４が回転駆動部の例であり、ピストン１１がピストンの例であり、クランク角センサ４３がクランク角検出部の例である。

また、自動二輪車１００が鞍乗り型車両の例であり、後輪７が駆動輪の例であり、車体１が本体部の例である。

請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。

本発明は、種々の車両に有効に利用することができる。

１ 車体
３ 前輪
６ ＥＣＵ
７ 後輪
１０ エンジン
１１ ピストン
１２ コンロッド
１３ クランク軸
１４ 始動兼発電機
１５ 吸気バルブ
１６ 排気バルブ
１７ バルブ駆動部
１７ａ スプロケット
１８ 点火プラグ
１９ インジェクタ
２１ 吸気口
２２ 吸気通路
２３ 排気口
２４ 排気通路
３１ シリンダ
３１ａ 内燃焼室
４１ スタータスイッチ
４２ 吸気圧力センサ
４３ クランク角センサ
４４ 電流センサ
１００ 自動二輪車
２００ エンジンシステム
２１０ 軸部材
２２０，２５０ ばね固定部材
２２５，２５５ ねじりコイルばね
２３０ 排気カム
２４０ メイン吸気カム
２４５ サブ吸気カム
３００ 切替機構
３１０ ばね係止部材
３１５，３３５ ばね
３２０ 移動部材
３３０ 嵌合部材
３４０ 押圧機構
３５０ 摺動機構
ＥＵ エンジンユニット

Claims (9)

1. エンジンおよび回転駆動部を含むエンジンユニットと、
   前記エンジンユニットを制御する制御部とを備え、
   前記エンジンは、
   シリンダと、
   前記シリンダの燃焼室に空気を導く吸気通路と、
   前記吸気通路内に燃料を噴射するように配置された燃料噴射装置と、
   前記燃焼室内の混合気に点火するように構成された点火装置と、
   吸気口を開閉する吸気バルブおよび排気口を開閉する排気バルブをそれぞれ駆動するように構成されたバルブ駆動部とを含み、
   前記回転駆動部は、前記エンジンのクランク軸を正方向または逆方向に回転駆動し、
   前記バルブ駆動部は、前記クランク軸の前記逆方向の回転時において、クランク角が予め定められた始動吸気範囲にあるときに前記吸気口が開かれるように前記吸気バルブを駆動し、
   前記制御部は、
   前記エンジンの停止後であって始動前に、クランク角が予め定められた逆転開始範囲に到るまで前記クランク軸を前記正方向に回転させるように前記回転駆動部を制御し、
   前記エンジンの始動時に、クランク角が前記逆転開始範囲から前記始動吸気範囲を超えて予め定められた始動点火範囲に到るまで前記クランク軸を前記逆方向に回転させるように前記回転駆動部を制御し、クランク角が前記始動吸気範囲にあるときに前記吸気通路から前記吸気口を通して前記燃焼室に混合気が導入されるように前記燃料噴射装置を制御し、クランク角が前記始動点火範囲にあるときに前記燃焼室内の混合気に点火するように前記点火装置を制御する、エンジンシステム。
2. 前記逆転開始範囲は、前記正方向において前記ピストンが排気上死点にあるときのクランク角から前記ピストンが圧縮上死点にあるときのクランク角までの範囲にあり、
   前記始動吸気範囲は、前記逆方向において前記ピストンが排気上死点にあるときのクランク角から前記ピストンが膨張下死点にあるときのクランク角までの範囲内にあり、
   前記始動点火範囲は、前記逆方向において前記ピストンが膨張下死点にあるときのクランク角から前記ピストンが圧縮上死点にあるときのクランク角までの範囲内にある、請求項１記載のエンジンシステム。
3. 前記バルブ駆動部は、前記クランク軸の前記正方向の回転時に、クランク角が前記始動吸気範囲にあるときに前記吸気バルブを駆動しない、請求項１または２記載のエンジンシステム。
4. 前記バルブ駆動部は、前記クランク軸の前記正方向の回転時に、クランク角が通常排気範囲にあるときに前記排気口が開かれるように前記排気バルブを駆動しかつクランク角が通常吸気範囲にあるときに前記吸気口が開かれるように前記吸気バルブを駆動し、
   前記始動吸気範囲は、前記通常排気範囲に含まれる、請求項１〜３のいずれか一項に記載のエンジンシステム。
5. 前記逆転開始範囲は、前記正方向において前記通常吸気範囲の終端のクランク角から前記ピストンが圧縮上死点にあるときのクランク角までの範囲内にある、請求項４記載のエンジンシステム。
6. 前記制御部は、前記クランク軸の前記逆方向の回転時であって前記吸気口が開かれる前または前記吸気口が開かれている間に前記吸気通路に燃料が噴射されるように前記燃料噴射装置を制御する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のエンジンシステム。
7. クランク角を検出するクランク角検出部をさらに備え、
   前記制御部は、前記クランク角検出部の検出結果に基づいて前記クランク軸を前記正方向に回転させることにより、クランク角を前記逆転開始範囲内に調整する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のエンジンシステム。
8. 前記制御部は、前記ピストンが圧縮上死点に達しないように予め定められたトルクで一定時間だけ前記クランク軸を前記正方向に回転させることにより、クランク角を前記逆転開始範囲内に調整する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のエンジンシステム。
9. 駆動輪を有する本体部と、
   前記駆動輪を回転させるための動力を発生する請求項１〜８のいずれか一項に記載のエンジンシステムとを備えた、鞍乗り型車両。

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