JP2016070259A - エンジンシステムおよび鞍乗り型車両 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンを適切に始動させることが可能なエンジンシステムおよび鞍乗り型車両を提供する。
【解決手段】エンジンの始動時には、逆回転始動動作を行うようにエンジンユニットが制御される。逆回転始動動作においては、クランク軸が逆方向に回転されつつ燃焼室に混合気が導入され、クランク軸が正方向に駆動されるように混合気の点火が行われる。逆回転始動動作において、エンジンのフリクションに対応する第１のパラメータに基づいて点火用しきい値が設定され、燃焼室内の圧力に対応する第２のパラメータが、設定された点火用しきい値に達したときに、燃焼室内の混合気に点火される。
【選択図】図８

Description

本発明は、エンジンシステムおよびそれを備えた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、クランク角が最初の圧縮上死点に対応する角度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。

特開２０１４−７７４０５号公報に記載されるエンジンシステムにおいては、エンジンの始動時に、クランク軸が逆方向に回転されつつ燃焼室内に混合気が導入される。燃焼室内で混合気が圧縮される状態で、点火装置による点火動作が行われる。それにより、混合気が燃焼され、燃焼のエネルギーによりクランク軸が正方向に回転駆動される。

特開２０１４−７７４０５号公報

発明者らは、種々の実験および解析を行うことにより、上記の点火動作の際に、燃焼室内の圧力にばらつきが生じることを見出した。点火時における燃焼室内の圧力が適正でない場合、混合気が燃焼されても、十分なエネルギーが得られない。そのため、エンジンを適切に始動させることができない。

本発明の目的は、エンジンを適切に始動させることが可能なエンジンシステムおよび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、エンジンのフリクションに対応する第１のパラメータを検出するフリクション検出部と、エンジンの燃焼室内の圧力に対応する第２のパラメータを検出する圧力検出部と、フリクション検出部により検出される第１のパラメータおよび圧力検出部により検出される第２のパラメータに基づいて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、燃焼室に空気を導くための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、クランク軸を正方向および逆方向に回転駆動するように構成され、制御部は、エンジンの始動時に逆回転始動動作を行うようにエンジンユニットを制御し、逆回転始動動作においては、クランク軸が逆方向に回転されつつ燃焼室に混合気が導入され、クランク軸が正方向に駆動されるように混合気の点火が行われ、制御部は、逆回転始動動作において、フリクション検出部により検出される第１のパラメータに基づいて点火用しきい値を設定し、圧力検出部により検出される第２のパラメータが、設定された点火用しきい値に達したときに点火が行われるように、点火装置を制御する。

このエンジンシステムにおいては、エンジンの始動時に、クランク軸が逆方向に回転されつつ燃焼室に混合気が導入され、導入された混合気に点火されることにより混合気が燃焼される。その燃焼によって生じるエネルギーにより、クランク軸が正方向に駆動される。

この場合、エンジンのフリクションに対応する第１のパラメータに基づいて点火用しきい値が設定され、エンジンの燃焼室内の圧力に対応する第２のパラメータが点火用しきい値に達したときに、点火装置による混合気の点火が行われる。これにより、燃焼室内の圧力がエンジンのフリクションに応じた適切な値であるときに、燃焼室内の混合気に点火することができる。したがって、混合気の燃焼により、クランク軸を正方向に駆動するための十分なエネルギーを得ることができる。その結果、エンジンを適切に始動させることができる。

（２）第１のパラメータは、エンジンの温度に対応する値であってもよい。エンジンの温度が高いほどエンジンのフリクションは小さいので、エンジンの温度に対応する値に基づいて、エンジンのフリクションに応じた適切な制御を行うことができる。

（３）第２のパラメータは、回転駆動部に流れる電流であってもよい。燃焼室内の圧力が大きくなると、回転駆動部に流れる電流が大きくなるので、回転駆動部に流れる電流に基づいて、燃焼室内の圧力が適切な値であるときに燃焼室内の混合気に点火することができる。

（４）第２のパラメータは、エンジンにおけるクランク角であってもよい。燃焼室内の圧力はクランク角に依存するので、クランク角に基づいて、燃焼室内の圧力が適切な値であるときに燃焼室内の混合気に点火することができる。

（５）制御部は、逆回転始動動作において、フリクション検出部により検出される第１のパラメータに基づいて回転駆動部により発生されるトルクを調整してもよい。

この場合、回転駆動部によって過剰に電力が消費されることなく、第２のパラメータが点火用しきい値に到達するように、効率良くクランク軸を逆回転させることができる。

（６）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の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、上記のエンジンシステムが用いられるので、エンジンを適切に始動させることができる。

本発明によれば、エンジンを適切に始動させることが可能となる。

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通常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逆回転始動動作について説明するための図である。 逆回転始動動作でエンジンが適切に始動される場合について説明するための図である。 逆回転始動動作でエンジンが適切に始動されない場合について説明するための図である。 しきい値設定マップの一例を示す図である。 点火用しきい値の設定について説明するための模式図である。 駆動デューティ比設定マップの一例を示す図である。 目標クランク角の設定について説明するための模式図である。 エンジン始動処理のフローチャートである。 パラメータ設定処理のフローチャートである。

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の下方にＥＣＵ（Engine Control Unit；エンジン制御装置）６およびエンジンユニット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（コネクティングロッド）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。正方向は、エンジン１０の通常動作時におけるクランク軸１３の回転方向であり、逆方向は、その逆の方向である。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の正方向の回転（正回転）が後輪７に伝達されることにより、後輪７が回転駆動される。始動兼発電機１４の代わりに、スタータモータおよび発電機が個別に設けられてもよい。

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、メインスイッチ４０、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、電流センサ４４および温度センサ４５が電気的に接続される。メインスイッチ４０は、例えば図１のハンドル４の下方に設けられ、スタータスイッチ４１は、例えば図１のハンドル４に設けられる。メインスイッチ４０およびスタータスイッチ４１は、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の回転位置（以下、クランク角と呼ぶ）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。温度センサ４５は、エンジン１０の温度に対応する値（以下、エンジン温度と呼ぶ）として、例えば、エンジン１０内の水温もしくは油温、または機温を検出する。

メインスイッチ４０およびスタータスイッチ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、電流センサ４４および温度センサ４５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
例えば、図２のメインスイッチ４０がオンされかつスタータスイッチ４１がオンされることによりエンジン１０が始動され、図２のメインスイッチ４０がオフされることにより、エンジン１０が停止される。また、予め定められたアイドルストップ条件が満たされることによりエンジン１０が自動的に停止され、その後に予め定められたアイドルストップ解除条件が満たされることによりエンジン１０が自動的に再始動されてもよい。アイドルストップ条件は、例えば、スロットル開度（スロットルバルブＴＶの開度）、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。

エンジンユニットＥＵは、エンジン１０の始動時に逆回転始動動作を行う。その後、エンジンユニットＥＵは、通常動作を行う。図３は、エンジンユニットＥＵの通常動作について説明するための図である。図４は、エンジンユニットＥＵの逆回転始動動作について説明するための図である。

以下の説明では、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。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位置を検出する。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により検出された回転位置が、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位置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）通常動作
図３を参照しながらエンジンユニットＥＵの通常動作について説明する。通常動作では、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。正方向において、角度Ａ１４は角度Ａ２よりも進角側に位置する。混合気に点火されることにより、燃焼室３１ａ内で爆発（混合気の燃焼）が生じる。混合気の燃焼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）逆回転始動動作
図４を参照しながらエンジンユニットＥＵの逆回転始動動作について説明する。本例では、逆回転始動動作が行われる前に、クランク角が予め定められた逆転開始範囲に調整される。逆転開始範囲は、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。図４において、逆転開始範囲は、角度Ａ３０である。角度範囲Ａ３０は、角度範囲Ａ１３から角度Ａ２までの範囲にある。

逆回転始動動作では、クランク角が逆回転開始範囲にある状態からクランク軸１３が逆方向に回転される。それにより、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。しかしながら、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。逆方向において、角度Ａ２１，Ａ２２は、角度Ａ０から角度Ａ３までの範囲にある。角度Ａ１から角度Ａ０までの範囲では、ピストン１１が上昇するので、角度Ａ１３から角度Ａ１２までの範囲で吸気口２１が開かれても、燃焼室３１ａに空気および燃料がほとんど導入されない。一方、角度Ａ０から角度Ａ３までの範囲では、ピストン１１が下降するので、角度Ａ２１から角度Ａ２２までの範囲で吸気口２１が開かれることにより、吸気通路２２から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Ａ３１ａにおいて、点火プラグ１８（図２）に接続される点火コイルへの通電が開始され、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。逆方向において、角度Ａ３１ａは角度Ａ３１より進角側に位置し、角度Ａ３１は角度Ａ２より進角側に位置する。角度Ａ３１は、始動点火範囲の例である。本実施の形態では、図２の電流センサ４４により検出されるモータ電流がしきい値に達したときに、点火プラグ１８により混合気に点火される。点火制御の詳細については後述する。

また、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。この場合、混合気の燃焼によりクランク軸１３の正方向のトルクが高められる。その後、エンジン１０が図３の通常動作に移行する。

本実施の形態では、クランク軸１３の逆回転が停止されるのと同時に、点火プラグ１８により燃焼室３１ａ内の混合気に点火されるが、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の逆回転の停止と、点火プラグ１８による点火とが同時でなくてもよい。

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が駆動される。

（４）エンジンのフリクション
エンジン１０の状態によってエンジン１０のフリクションは変動する。例えば、エンジン温度が低いほど、エンジン１０のフリクションが大きい。上記のように、逆回転始動動作では、モータ電流がしきい値（以下、点火用しきい値と呼ぶ）に達したときに、燃焼室３１ａ内の混合気に点火される。点火用しきい値が一定である場合、エンジン１０のフリクションの変動に起因して、上記の逆回転始動動作でエンジン１０が適切に始動されない場合がある。

点火用しきい値が一定である場合の逆回転始動動作について説明する。図５は、逆回転始動動作でエンジン１０が適切に始動される場合について説明するための図である。図６は、逆回転始動動作でエンジン１０が適切に始動されない場合について説明するための図である。

図５の例では、例えばアイドルストップ状態からの再始動時であって、エンジン温度が比較的高い状態で、逆回転始動動作が行われる。この場合、エンジン１０のフリクションが比較的小さい。一方、図６の例では、例えば、冷間始動時であって、エンジン温度が比較的低い状態で、逆回転始動動作が行われる。この場合、エンジン１０のフリクションが比較的大きい。

図５（ａ）および図６（ａ）において、横軸はクランク角を示し、縦軸はクランク軸１３の回転負荷を示す。図５（ｂ）および図６（ｂ）において、横軸はクランク角を示し、縦軸はモータ電流を示す。図５（ｃ）および図６（ｃ）において、横軸はクランク軸を示し、縦軸は、燃焼室３１ａ内の圧力（以下、筒内圧と呼ぶ）を示す。

図５（ａ）の例では、クランク軸１３の回転負荷が値Ｖ１以上値Ｖ２以下の範囲で変化する。クランク角が圧縮上死点に対応する角度Ａ２において、クランク軸１３の回転負荷が最大値Ｖ２となる。また、角度Ａ１と角度Ａ０との間において、吸気バルブ１５の駆動のために、クランク軸１３の回転負荷が大きくなる。また、角度Ａ０と角度Ａ３との間において、排気バルブ１６の駆動のために、クランク軸１３の回転負荷が大きくなる。

図５（ｂ）に示すように、逆回転始動動作では、クランク角が角度Ａ３０にある状態で、モータ電流が正の値になる。それにより、始動兼発電機１４によってクランク軸１３が逆方向に駆動される。クランク軸１３の逆回転の開始時には、モータ電流が一時的に大きくなった後、モータ電流が低下する。その後、クランク軸１３の回転負荷の増大に伴い、始動兼発電機１４に働く負荷が大きくなり、モータ電流が上昇する。具体的には、角度Ａ１と角度Ａ０との間および角度Ａ０と角度Ａ３との間において、モータ電流が上昇する。また、クランク角が圧縮上死点に対応する角度Ａ２に近づくと、モータ電流が上昇する。モータ電流が一定の点火用しきい値Ｖｔに達すると、燃焼室３１ａ（図２）内の混合気に点火され、かつ始動兼発電機１４によりクランク軸１３が正方向に駆動される。本例では、モータ電流が点火用しきい値Ｖｔに達したときに、クランク角は角度Ａ３１である。

図５（ｃ）に示すように、クランク角が角度Ａ３１に達したときに、筒内圧がＰｓとなる。この状態で混合気に点火され、混合気が燃焼される。本例では、混合気の燃焼によって十分なエネルギーが得られる。それにより、図５（ａ）に示すように、クランク軸１３が最初の圧縮上死点に対応する角度Ａ２を超えることができる。

図６の例について、図５の例と異なる点を説明する。図６の例では、図５の例に比べて、エンジン１０のフリクションが大きい。そのため、図６（ａ）に示すように、クランク軸１３の回転負荷が値Ｖ３以上値Ｖ４以下の範囲で変化する。値Ｖ３は値Ｖ１より大きく、値Ｖ４は値Ｖ２より大きい。

これにより、クランク角の範囲全体において、始動兼発電機１４（図２）に働く負荷が大きくなる。そのため、図６（ｂ）に示すように、クランク角の範囲全体で、図５（ｂ）の例に比べてモータ電流が大きくなる。

モータ電流が一定の点火用しきい値Ｖｔに達すると、燃焼室３１ａ（図２）内の混合気に点火され、かつ始動兼発電機１４によりクランク軸１３が正方向に駆動される。本例では、モータ電流が点火用しきい値Ｖｔに達したときに、クランク角は角度Ａ３１ｓである。角度Ａ３１ｓは、逆方向において角度Ａ３１より進角側にある。

筒内圧は、クランク角に依存する。図６（ｃ）に示すように、クランク角が角度Ａ３１ｓに達したときに、筒内圧は値Ｐｓａとなる。値Ｐｓａは、値Ｐｓより小さい。この状態で燃焼室３１ａ内の混合気に点火され、混合気が燃焼される。混合気に点火されるときの筒内圧が低いほど、混合気の燃焼により得られるエネルギーが小さい。本例では、混合気の燃焼によって十分なエネルギーが得られない。そのため、図６（ａ）に示すように、クランク軸１３が最初の圧縮上死点に対応する角度Ａ２を超えることができない。

このように、エンジン１０のフリクションが異なると、モータ電流と筒内圧との関係が異なる。そのため、点火用しきい値が一定であると、エンジン１０のフリクションの変動に起因して、混合気に点火されるときの筒内圧にばらつきが生じる。

図６の例のように、筒内圧が十分に高まっていない状態で燃焼室３１ａ内の混合気に点火されると、クランク軸１３を正回転させるための十分なエネルギーが得られない。それにより、エンジン１０を適切に始動させることができない。

（５）点火用しきい値の設定
混合気の燃焼によって十分なエネルギー得るためには、混合気に点火されるときの筒内圧を高い精度で調整する必要がある。そこで、本実施の形態では、エンジン１０のフリクションに対応するように、点火用しきい値が適宜設定される。

例えば、図２のＥＣＵ６のメモリに、エンジン温度と点火用しきい値との関係を表すマップ（以下、しきい値設定マップと呼ぶ）が記憶される。しきい値設定マップは、実験またはシミュレーション等により得られる。図７は、しきい値設定マップの一例を示す図である。図７において、横軸は、エンジン温度を示し、縦軸は、点火用しきい値を示す。

図７に示すように、しきい値設定マップにおいては、エンジン温度が高くなるにつれて点火用しきい値が小さくなるように、エンジン温度と点火用しきい値との関係が定められる。ＥＣＵ６は、しきい値設定マップに基づいて、エンジン温度に対応する点火用しきい値を設定する。上記のように、エンジン温度とエンジン１０のフリクションとの間には相関がある。そのため、エンジン１０のフリクションが大きいほど、設定される点火用しきい値が大きくなる。この場合、エンジン１０のフリクションが異なっても、混合気に点火されるときのクランク角が一定となるように、点火用しきい値が調整される。以下、混合気に点火されるべきクランク角の目標値を目標角度と呼ぶ。本例において、目標角度は、角度Ａ３１である。

図８は、点火用しきい値の設定について説明するための模式図である。図５（ａ）〜図５（ｃ）および図６（ａ）〜図６（ｃ）と同様に、図８（ａ）〜図８（ｃ）において、横軸は、クランク角を示し、縦軸は、回転負荷、モータ電流および筒内圧をそれぞれ示す。

図８の例では、エンジン１０のフリクションが図６の例と同じである。そのため、図８（ａ）に示すように、クランク軸１３の回転負荷は、値Ｖ３以上値Ｖ４以下の範囲で変化する。図８の例が図６の例と異なるのは、以下の点である。

図８（ｂ）に示すように、点火用しきい値がＶｔａに設定される。値Ｖｔａは値Ｖｔより高い。この場合、モータ電流が点火用しきい値Ｖｔａに達したときに、クランク角は角度Ａ３１である。モータ電流が点火用しきい値Ｖｔａに達すると、燃焼室３１ａ内の混合気に点火され、かつ始動兼発電機１４によりクランク軸１３が正方向に駆動される。

図８（ｃ）に示すように、クランク角が角度Ａ３１に達したときに、筒内圧が値Ｐｓとなる。この状態で燃焼室３１ａ内の混合気に点火され、混合気が燃焼される。それにより、図５の例と同様に、混合気の燃焼によって十分なエネルギーが得られる。したがって、図８（ａ）に示すように、クランク角が最初の圧縮上死点に対応する角度Ａ２を超えることができる。

（６）駆動デューティ比
始動兼発電機１４により発生されるトルクは、始動兼発電機１４に供給される電流のデューティ比（以下、駆動デューティ比と呼ぶ）に依存する。逆回転始動動作において、駆動デューティ比が低いと、クランク角を目標角度に到達させることができない可能性がある。特に、図６の例のように、エンジン１０のフリクションが大きい場合には、クランク角が目標角度に到達する前に、クランク軸１３の回転負荷によってクランク軸１３の逆回転が停止される可能性がある。

一方、駆動デューティ比が高いと、クランク角を目標角度に到達させることは容易となるが、過剰に電力が消費される可能性がある。特に、図５の例のように、エンジン１０のフリクションが小さい場合には、始動兼発電機１４により発生されるトルクが小さくても、クランク角を目標角度に到達させることができる。そのため、駆動デューティ比が高いと、過剰に電力が消費される。

そこで、エンジン１０のフリクションに対応するように駆動デューティ比が調整されてもよい。例えば、図２のＥＣＵ６のメモリに、エンジン温度と駆動デューティ比との関係を表すマップ（以下、駆動デューティ比設定マップと呼ぶ）が記憶される。駆動デューティ比設定マップは、実験またはシミュレーション等により得られる。図９は、駆動デューティ比設定マップの一例を示す図である。図９において、横軸は、エンジン温度を示し、縦軸は、駆動デューティ比を示す。

図９に示すように、駆動デューティ比設定マップにおいては、エンジン温度が高くなるにつれて駆動デューティ比が低くなるように、エンジン温度と駆動デューティ比との関係が定められる。ＥＣＵ６は、駆動デューティ比マップに基づいて、エンジン温度に対応する駆動デューティ比を設定する。この場合、エンジン１０のフリクションが大きいほど、設定される駆動デューティ比が高くなる。

このように、エンジン１０のフリクションに対応するように駆動デューティ比が調整されることにより、過剰に電力が消費されることを防止しつつ、クランク角を目標角度に調整することが可能となる。

（７）目標角度の調整
エンジン１０のフリクションが異なると、クランク角が最初の圧縮上死点に対応する角度Ａ２を超えるために必要なクランク軸１３の正方向のトルクが異なる。エンジン１０のフリクションが小さいほど、必要となるクランク軸１３の正方向のトルクが小さい。

上記のように、逆回転始動動作によって得られるクランク軸１３の正方向のトルクは、混合気が点火されるときの筒内圧に依存し、筒内圧は、クランク角に依存する。そこで、エンジン１０のフリクションに対応するように、目標角度が調整されてもよい。

点火用しきい値を調整することにより、混合気に点火されるときのクランク角を調整することができる。図７のしきい値設定マップでは、エンジン１０のフリクションが異なっても、目標角度が一定となるように、エンジン温度と点火用しきい値との関係が定められる。これに代えて、エンジン１０のフリクションが小さいほど、目標角度が角度Ａ２から遠ざかるように、エンジン温度と点火用しきい値との関係が設定されてもよい。

図１０は、目標角度の調整について説明するための模式図である。図５（ａ）〜図５（ｃ）および図６（ａ）〜図６（ｃ）と同様に、図１０（ａ）〜図１０（ｃ）において、横軸は、クランク角を示し、縦軸は、回転負荷、モータ電流および筒内圧をそれぞれ示す。

図１０の例について、図５の例と異なる点を説明する。図１０の例では、エンジン１０のフリクションが図５の例よりも小さい。そのため、図１０（ａ）に示すように、クランク軸１３の回転負荷は、値Ｖ５以上値Ｖ６以下の範囲で変化する。値Ｖ５は値Ｖ１より小さく、値Ｖ６は値Ｖ２より小さい。

また、図１０（ｂ）に示すように、クランク角の範囲全体で、図５（ｂ）の例に比べてモータ電流が小さくなる。点火用しきい値は、Ｖｔｂに設定される。値Ｖｔｂは値Ｖｔより低い。この場合、モータ電流が点火用しきい値Ｖｔｂに達したときに、クランク角は角度Ａ３１ｔである。本例では、角度Ａ３１ｔが目標角度であり、逆方向において角度Ａ３１より進角側にある。モータ電流が点火用しきい値Ｖｔｂに達すると、燃焼室３１ａ内の混合気に点火され、かつ始動兼発電機１４によりクランク軸１３が正方向に駆動される。

図１０（ｃ）に示すように、クランク角が角度Ａ３１ｔに達したときに、筒内圧が値Ｐｓｂとなる。値Ｐｓｂは、値Ｐｓより小さい。この状態で、燃焼室３１ａ内の混合気に点火され、混合気が燃焼される。この場合、エンジン１０のフリクションが小さいので、混合気の燃焼によって得られるエネルギーが図５の例に比べて小さくても、クランク軸１３が最初の圧縮上死点に対応する角度Ａ２を超えることができる。

このように、エンジン１０のフリクションに対応するように目標角度が調整されることにより、逆回転始動動作において始動兼発電機１４により消費される電力を低減しつつ、必要となるクランク軸１３の正方向のトルクを得ることができる。

なお、モータ電流に基づいて点火制御が行われる代わりに、クランク角に基づいて点火制御が行われてもよい。具体的には、吸気圧力センサ４２（図２）およびクランク角センサ４３（図２）の検出結果から得られるクランク角が目標角度に達したときに、燃焼室３１ａ内の混合気に点火されてもよい。

また、モータ電流に基づく点火制御と、クランク角に基づく点火制御とが組み合わされてもよい。例えば、エンジンのフリクションに対応するように、点火用しきい値および目標角度がそれぞれ設定され、電流センサ４４により検出されるモータ電流が点火用しきい値に達するか、または、吸気圧力センサ４２およびクランク角センサ４３により検出されるクランク角が目標角度に達するかのいずれか一方の条件が満たされた時点で、燃焼室３１ａ内の混合気に点火されてもよい。

（８）エンジン始動処理
ＥＣＵ６は、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１１は、エンジン始動処理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１１に示すように、ＥＣＵ６は、予め定められた始動条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１）。エンジンユニットＥＵがアイドルストップ状態でない場合、始動条件は、例えば、スタータスイッチ４１（図２）がオンされることである。エンジンユニットＥＵがアイドルストップ状態である場合、始動条件は、アイドルストップ解除条件が満たされることである。

始動条件が満たされていない場合、ＥＣＵ６は、始動条件が満たされるまでステップＳ１の処理を繰り返す。始動条件が満たされた場合、ＥＣＵ６は、パラメータ設定処理を行う（ステップＳ２）。パラメータ設定処理により、点火用しきい値および駆動デューティ比が設定される。パラメータ設定処理の詳細については後述する。続いて、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Ｓ２）。この場合、パラメータ設定処理によって設定された駆動デューティ比を用いて始動兼発電機１４が制御される。

なお、エンジン始動処理の開始時に、クランク角が逆回転開始範囲（角度Ａ３０）にない場合、上記のように、クランク軸１３が逆回転される前に、クランク角が逆回転開始範囲に調整されてもよい。

次に、ＥＣＵ６は、燃料噴射条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳ４）。例えば、燃料噴射条件は、吸気圧力センサ４２（図２）およびクランク角センサ４３（図２）の検出結果から得られるクランク角が、図４の角度Ａ２３に達することである。燃料噴射条件が満たされていない場合、ＥＣＵ６は、ステップＳ３の処理を繰り返す。燃料噴射条件が満たされると、ＥＣＵ６は、吸気通路２２（図２）に燃料が噴射されるように、インジェクタ１９（図２）を制御する（ステップＳ５）。この場合、クランク角センサ４３からのパルス信号に応答してＥＣＵ６がインジェクタ１９を制御してもよい。

次に、ＥＣＵ６は、通電開始条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳ６）。例えば、通電開始条件は、吸気圧力センサ４２（図２）およびクランク角センサ４３（図２）の検出結果から得られるクランク角が、図４の角度Ａ３１ａに達することである。通電開始条件が満たされていない場合、ＥＣＵ６は、ステップＳ６の処理を繰り返す。通電開始条件が満たされると、ＥＣＵ６は、点火コイルへの通電を開始する（ステップＳ７）。この場合、クランク角センサ４３からのパルス信号に応答してＥＣＵ６が点火コイルを制御してもよい。

次に、ＥＣＵ６は、点火条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳ８）。本例において、点火条件は、電流センサ４４（図２）により検出されるモータ電流が、ステップＳ２のパラメータ設定処理において設定された点火用しきい値に達することである。

点火条件が満たされていない場合、ＥＣＵ６は、ステップＳ８の処理を繰り返す。点火条件が満たされると、ＥＣＵ６は、クランク軸１３が正方向に回転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Ｓ９）、燃焼室３１ａ内の混合気に点火されるように点火プラグ１８を制御する（ステップＳ１０）。これにより、エンジン始動処理が終了する。

ステップＳ２のパラメータ設定処理について説明する。図１２は、パラメータ設定処理のフローチャートである。図１２に示すように、ＥＣＵ６は、温度センサ４５により検出されるエンジン温度を取得する（ステップＳ１１）。

次に、ＥＣＵ６は、取得されたエンジン温度に基づいて、点火用しきい値を設定する（ステップＳ１２）。例えば、取得されたエンジン温度に対応する点火用しきい値が、図７のしきい値設定マップから取得される。この場合、図８の例のように、目標角度が一定となるように点火用しきい値が設定されてもよく、または図１０の例のように、目標角度が異なるように点火用しきい値が設定されてもよい。

次に、ＥＣＵ６は、取得されたエンジン温度に基づいて、駆動デューティ比を設定する（ステップＳ１３）。例えば、取得されたエンジン温度に対応する駆動デューティ比が、図９の駆動デューティ比設定マップから取得される。このようにして、点火用しきい値および駆動デューティ比が設定され、パラメータ設定処理が終了する。

（９）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の始動時に、クランク軸１３が逆回転されつつ燃焼室３１ａ内に混合気が導入され、モータ電流が点火用しきい値に達したときに燃焼室３１ａ内の混合気に点火される。この場合、エンジン１０のフリクションに対応するエンジン温度に基づいて点火用しきい値が設定されるので、筒内圧がエンジン１０のフリクションに応じた適切な値であるときに、燃焼室３１ａ内の混合気に点火される。したがって、混合気の燃焼により、クランク軸１３を正方向に駆動するための十分なエネルギーが得られる。その結果、エンジン１０を適切に始動させることができる。

また、温度センサ４５により検出されるエンジン温度および電流センサ４４により検出されるモータ電流を用いて点火制御が行われるので、構成の複雑化を抑制しつつエンジン１０のフリクションに応じた適切な制御を行うことができる。

（１０）他の実施の形態
上記実施の形態では、エンジン１０のフリクションに対応するパラメータとしてエンジン温度が用いられるが、本発明はこれに限らず、エンジン１０のフリクションに対応する他のパラメータが用いられてもよい。例えば、クランク軸１３の回転負荷が検出され、その検出値がエンジン１０のフリクションに対応するパラメータとして用いられてもよい。

また、上記実施の形態では、筒内圧に対応するパラメータとして、モータ電流およびクランク角が用いられるが、本発明はこれに限らず、筒内圧に対応する他のパラメータが用いられてもよい。例えば、筒内圧を検出する圧力センサが設けられ、その検出値が筒内圧に対応するパラメータとして用いられてもよい。

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。

（１１）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、始動兼発電機１４が回転駆動部の例であり、温度センサ４５がフリクション検出部の例であり、電流センサ４４が圧力検出部の例であり、ＥＣＵ６が制御部の例であり、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り、バルブ駆動部１７がバルブ駆動部の例である。また、自動二輪車１００が鞍乗り型車両の例であり、車体１が本体部の例であり、後輪７が駆動輪の例である。

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、種々のエンジンシステムおよび鞍乗り型車両に有効に利用可能である。

１ 車体
２ フロントフォーク
３ 前輪
４ ハンドル
５ シート
６ ＥＣＵ
７ 後輪
１０ エンジン
１１ ピストン
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
１８ 点火プラグ
１９ インジェクタ
４０ メインスイッチ
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
４５ 温度センサ
１００ 自動二輪車
２００ エンジンシステム
ＥＵ エンジンユニット

Claims (6)

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、
   前記エンジンのフリクションに対応する第１のパラメータを検出するフリクション検出部と、
   前記エンジンの燃焼室内の圧力に対応する第２のパラメータを検出する圧力検出部と、
   前記フリクション検出部により検出される第１のパラメータおよび前記圧力検出部により検出される第２のパラメータに基づいて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、
   前記燃焼室に空気を導くための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、クランク軸を正方向および逆方向に回転駆動するように構成され、
   前記制御部は、前記エンジンの始動時に逆回転始動動作を行うように前記エンジンユニットを制御し、
   前記逆回転始動動作においては、前記クランク軸が逆方向に回転されつつ前記燃焼室に混合気が導入され、前記クランク軸が正方向に駆動されるように混合気の点火が行われ、
   前記制御部は、前記逆回転始動動作において、前記フリクション検出部により検出される第１のパラメータに基づいて点火用しきい値を設定し、前記圧力検出部により検出される第２のパラメータが、設定された前記点火用しきい値に達したときに前記点火が行われるように、前記点火装置を制御する、エンジンシステム。
2. 前記第１のパラメータは、前記エンジンの温度に対応する値である、請求項１記載のエンジンシステム。
3. 前記第２のパラメータは、前記回転駆動部に流れる電流である、請求項１または２記載のエンジンシステム。
4. 前記第２のパラメータは、前記エンジンにおけるクランク角である、請求項１または２記載のエンジンシステム。
5. 前記制御部は、前記逆回転始動動作において、前記フリクション検出部により検出される第１のパラメータに基づいて前記回転駆動部により発生されるトルクを調整する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のエンジンシステム。
6. 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１〜５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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