JP2018053775A - 鞍乗型車両 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの能力を発揮することによって加速性を高めた鞍乗型車両を提供する。【解決手段】エンジンユニットは、単気筒エンジンと、駆動輪と、加速指示部と、スロットル弁と、永久磁石式モータと、バッテリと、スイッチング部を備えたインバータと、制御装置とを備える。制御装置は、加速指示部の操作量の大きさに関する条件及び前記加速指示部の操作量の増加の速度に関する条件の内の少なくとも１つの条件が満たされるように前記加速指示部が前記スロットル弁の開度増加のため変位したことを契機として、前記永久磁石式モータが前記クランクシャフトを介して前記ピストンに対し力を付与することにより前記単気筒エンジンの燃焼による力とともに前記ピストンを往復動させるピストン動作補助が行われるように前記複数のスイッチング部を制御する。【選択図】図２

Description

本発明は、鞍乗型車両に関する。

例えば自動２輪車に代表される鞍乗型車両には、基本的な性能としての加速性を高めることが望まれている。
例えば、特許文献１には、自動２輪車のエンジン等に設けられる始動発電機の制御装置が示されている。特許文献１の制御装置は、車両を駆動するトルクの増大要求がある場合、始動発電機を用いて加速アシスト処理を行う。特許文献１の制御装置は、例えば、スロットル弁の開口度が閾値以上である状態が規定時間以上続くという条件を含む複数の条件の論理積が真である場合、加速アシスト処理を行う。

特許第５８７４３１５号公報

特許文献１に示す鞍乗型車両の制御装置は、車両を駆動するトルクの増大要求に対し、始動発電機のトルクを追加することによって、加速性の改善を図ろうとしている。

本発明の目的は、エンジンの能力を発揮することによって加速性を高めた鞍乗型車両を提供することである。

本発明者は、鞍乗型車両の加速性について検討を行った。本発明者は、特に、エンジンの能力を高めることによって加速性を高めることについて検討を行った。

鞍乗型車両の加速性の観点からエンジンの能力を高める手段の一つとして、エンジンが有する可動機構の慣性、より具体的にはクランクシャフトの回転に関する慣性を低減することが考えられる。クランクシャフトの回転に関する慣性には、クランクシャフト自体の回転モーメントに加えて、クランクシャフトと連動するピストン、コネクティングロッド、及びフライホイール等の慣性が含まれる。例えば、ピストンの重量を減少させることは、クランクシャフトの回転に関する慣性を減少させる。また、例えば、フライホイールの慣性モーメントを減少させることは、クランクシャフトの回転に関する慣性を減少させる。
クランクシャフトの回転に関する慣性が低下すると、燃焼で生じる力によってクランクシャフトの回転速度が増大しやすい。この結果、例えば、運転者の操作によって鞍乗型車両の加速が要求される場合、クランクシャフトの回転が操作に追従して急峻に加速できる。即ち、加速性が高められる。

しかしながら、クランクシャフトの回転に関する慣性の低減を追求すると、場合によって、加速性が却って低下することが分かった。本発明者は、加速性が低下する場合について、燃焼室に空気と燃料の混合気が供給される例で検討した。その結果、例えば、加速操作前に吸気行程で燃焼室に供給される混合気の量が相対的に少ない状態が継続した後、供給される混合気の量が加速操作により急激に増大する時、エンジンのクランクシャフトの回転の加速性が低下することが分かった。本発明者は、更に、クランクシャフトの回転の加速性が低下する原因について検討した。

加速操作前に吸気行程で燃焼室に供給される混合気の量は相対的に少ないため、燃焼で生じる力が小さい。このため、クランクシャフトの回転速度が低い。従って、クランクシャフトの回転エネルギーが小さい。例えば、クランクシャフトの回転に関する慣性が小さい場合、クランクシャフトの回転エネルギーがさらに小さくなる。クランクシャフトとピストンとは連動する。クランクシャフトの回転エネルギーが小さいことは、ピストンが有する運動エネルギー、より詳細には、ピストンの動作に利用可能な運動エネルギーが小さいことを意味する。
加速操作によって、吸気行程で燃焼室に供給される混合気の量が急激に増大する場合、ピストンが、小さい運動エネルギーで、増大した混合気を圧縮するため、回転速度が低下しやすい。例えば、クランクシャフトの慣性が低い場合、圧縮の際の回転速度の低下が著しい。また、特に、単気筒エンジンでは、クランクシャフトの回転当たり燃焼行程が到来する頻度が低い。このため、クランクシャフトの回転速度の変動量が大きくなりやすい。この結果、混合気の増大に起因した圧縮反力による回転速度の低下が著しい。回転速度が低下することによって、単気筒エンジンの燃焼動作全体が停滞しやすくなる。この結果、その後のクランクシャフトの回転速度の上昇に時間が掛かる。つまり、クランクシャフトの回転の加速性が低下する。この結果、鞍乗型車両の加速性が低下する。

ここで、本発明者は、吸気行程で供給される混合気の量が増大した時、迅速にピストンの動作をモータで補助することを考えた。混合気の量が増大した時、迅速にピストンの動作を補助すれば、ピストンが増大した混合気を圧縮しやすくなる。
またさらに、ピストンが混合気を圧縮する期間に限らず、ピストンが混合気を圧縮するより前にクランクシャフトの回転を介してピストンの動作の補助を開始すれば、混合気の圧縮を開始する時点でのピストンの動作速度が高まる。ピストンの動作速度及びクランクシャフトの回転速度が高ければ、例えば慣性が小さい場合でも、ピストンが大きい運動エネルギーで混合気を圧縮できる。
特に、単気筒エンジンは、混合気の圧縮に伴うピストンの動作に対する負荷が高い高負荷領域と、高負荷領域よりも負荷が小さい低負荷領域を有する。クランクシャフトの回転角度を基準として見ると、単気筒エンジンの低負荷領域は、高負荷領域よりも広い。このため、ピストンの動作を補助する期間が、混合気を圧縮する期間だけでなく、混合気を圧縮する期間より前にも確保されやすい。この結果、ピストンが混合気を圧縮する時点での運動エネルギーが高められやすい。

本発明者は、上述した検討から、加速性の向上において、混合気の量の増大の後いかに迅速にピストンの動作を補助するかが重要であることに気づいた。さらに検討した結果、本発明者は、混合気の量の増大と関連する複数の条件の論理和をモータによる補助動作の契機とすることで、混合気の量の増大の後、迅速にピストンの動作の補助を開始できることに気づいた。例えば、スロットル弁の開度を指示する加速指示部の操作量に関する条件と、加速指示部の操作量の変化の速度に関する条件との論理和を、補助動作の契機とすることが考えられる。この場合、例えば、加速指示部の操作量に関する条件が満たされる前でも、速度に関する条件が満たされた直後、ピストンの動作の補助が開始されることができる。この結果、ピストンが、大きい運動エネルギーで、増大した混合気を圧縮できる。
ピストンが、増大した混合気の圧縮を停滞なく完了できると、その後、増大した混合気の燃焼で発生するパワーが増大する。従って、その後、ピストンが利用可能な運動エネルギーが増大する。この結果、増大した混合気の燃焼により発生するパワーの増大と、増大したパワーを有するピストンによる増大した混合気の圧縮とが、連鎖する。このようにして、単気筒エンジンに本来備わる燃焼機能によって、単気筒エンジンから出力されるパワーが急速に増大する。

この一方、例えば、特許文献１に示す鞍乗型車両の制御装置は、スロットル弁の開口度が閾値以上である状態が規定時間以上続くという条件を含む複数の条件の論理積が真である場合、加速アシスト処理を行う。このため、混合気の量の増大に対し、始動発電機を用いた加速アシストの開始が遅れる。従って、特許文献１の制御装置は、混合気の量の増大の後、迅速にピストンの動作を補助することができない。

本発明は、混合気の量の増大の後できるだけ迅速にピストンの動作を補助することによって、エンジンに本来備わる燃焼機能を迅速に発揮させる。この結果、モータと比べて大きなパワーを出力できるエンジンの能力によって加速性が高まる。
本発明は、上述した知見に基づいて完成された発明である。

本発明は、上述した課題を解決するために、以下の構成を採用する。

（１） 鞍乗型車両であって、
前記鞍乗型車両は、
シリンダ内に設けられ、空気と燃料の混合気の燃焼によって往復動するピストン及び前記ピストンの往復動に連動して回転するように設けられたクランクシャフトを有する単気筒エンジンと、
前記クランクシャフトを介して前記単気筒エンジンから出力される回転力を受け前記鞍乗型車両を駆動する駆動輪と、
操作に応じて前記鞍乗型車両の加速を指示する加速指示部と、
前記単気筒エンジンに繋がる吸気通路に設けられ、前記加速指示部の操作量に基づく開度で開くことによって、開度に応じた量の前記空気を前記単気筒エンジンに供給するスロットル弁と、
前記クランクシャフトの回転に応じて回転するように前記クランクシャフトと直接的又は間接的に接続されたロータと前記ロータに設けられた永久磁石とを有する永久磁石式モータと、
バッテリと、
前記バッテリと前記永久磁石式モータとの間を流れる電流を制御する複数のスイッチング部を備えたインバータと、
前記スロットル弁が全開ではなく且つ前記混合気の燃焼により前記ピストンが往復動している状況下で、前記加速指示部の操作量の大きさに関する条件及び前記加速指示部の操作量の増加の速度に関する条件の内の少なくとも１つの条件が満たされるように前記加速指示部の操作量が増加したことを契機として、前記永久磁石式モータが前記クランクシャフトを介して前記ピストンに対し力を付与することにより前記単気筒エンジンの燃焼による力とともに前記ピストンを往復動させるピストン動作補助が行われるように前記複数のスイッチング部を制御する制御装置とを備える。

（１）の鞍乗型車両では、加速指示部が運転者の操作に応じて操作されると、加速指示部の操作量に基づく開度でスロットル弁が開く。スロットル弁は、開度に応じた量の空気を吸気通路から単気筒エンジンに供給する。単気筒エンジンでは、シリンダ内に設けられたピストンが混合気の燃焼によって往復動する。ピストンに連結されたクランクシャフトが回転する。クランクシャフトの回転力を受けた駆動輪が、鞍乗型車両を駆動する。これによって、鞍乗型車両が走行する。加速指示部の操作に基づいて、鞍乗型車両が加速する。例えば、鞍乗型車両の急加速が求められる場合には、加速指示部が速く操作される。
クランクシャフトには、永久磁石式モータのロータが接続されている。ロータには永久磁石が設けられている。永久磁石式モータとバッテリとの間に設けられた複数のスイッチング部が、バッテリと永久磁石式モータとの間を流れる電流を制御する。スイッチング部は、制御装置によって制御される。制御装置は、クランクシャフトを介して、永久磁石式モータから、ピストンへ供給される力を制御することができる。
鞍乗型車両の急加速が求められる場合、加速指示部が速く操作されると、スロットル弁が速く開くため、単気筒エンジンに供給される混合気の量が増大する。供給される混合気の量が増大する前では、混合気の量が相対的に少ないので、クランクシャフトの回転速度は遅い。つまり、ピストンの動作に利用できる運動エネルギーが小さい。スロットル弁が速く開くと、吸気行程で単気筒エンジンに供給される空気の量が急激に増大する。圧縮される空気の増大は、ピストンの動作をより停滞させる方向に作用する。

（１）の鞍乗型車両の制御装置は、加速指示部の操作量の大きさに関する条件及び加速指示部の操作量の増加の速度に関する条件の内の少なくとも１つの条件が満たされるように加速指示部の操作量が増加したことを契機として、複数のスイッチング部を制御する。制御装置は、ピストン動作補助が行われるようにスイッチング部を制御する。ピストン動作補助では、永久磁石式モータが、ピストンに対し力を付与することにより単気筒エンジンの燃焼による力とともにピストンを往復動させる。
制御装置がピストン動作補助を開始する条件として、加速指示部の操作量の大きさに関する条件及び加速指示部の操作量の増加の速度に関する条件の論理和が採用されるため、永久磁石式モータによるピストン動作補助が迅速に実施されることができる。例えば、加速指示部の操作量の大きさに関する条件が満たされる前であっても、加速指示部の操作量の増加の速度に関する条件が満たされると、永久磁石式モータが直ちにピストン動作補助を開始できる。
例えば、制御装置は、加速指示部の操作量の急速な増加を、空気の供給量の急速な増大とみなし、迅速にピストン動作補助を開始できる。ピストン動作補助は、ピストンが増大した空気を圧縮する前に開始されることも可能である。単気筒エンジンでは、空気の圧縮に伴いピストン及びクランクシャフトを動作させる負荷が高くなる高負荷領域よりも、低負荷領域が広い。単気筒エンジンでは、広い低負荷領域でピストン動作補助が開始する可能性が高い。この場合、ピストンが空気を圧縮する前に永久磁石式モータで付与される力が、ピストンを動作させるエネルギーとして蓄積される。加速指示部の操作量の速い増加を契機としてピストン動作補助が直ちに開始されると、ピストンが、燃焼による力とともに永久磁石式モータから付与される強い力で、増大した空気を圧縮できる。
このように、単気筒エンジンに供給される混合気の量が増大する状況で、永久磁石式モータがピストン動作補助を迅速に行うことによって、増大した混合気を圧縮する場合におけるピストンの動作の速度の低下が抑えられる。
永久磁石式モータから力が付与されたピストンによって圧縮が行われた後、増大した混合気が燃焼することによって、燃焼で生じる力が増大する。つまり、エンジンに本来備わる燃焼機能によって生じる回転力が増大する。従って、エンジンで発生する燃焼のパワーによってクランクシャフトの回転が加速する。燃焼のパワーによってクランクシャフトの回転が加速した後は、増大した量の混合気が供給されてもクランクシャフトの回転速度が安定する。
このように（１）の鞍乗型車両では、単気筒エンジンに供給される空気の量の増大に対しピストン動作補助が迅速に行われることによって、供給される空気の量の増大に対し、単気筒エンジンの燃焼機能が迅速に発揮される。このため、単気筒エンジンの燃焼動作によるクランクシャフトの回転の加速性が高まる。従って、鞍乗型車両の加速性が高い。
また、例えば、単気筒エンジンの設計において、クランクシャフトの回転に関する慣性が低減されても、供給される空気の量の増大によるクランクシャフトの回転速度の低下が抑えられる。クランクシャフトの回転に関する慣性が低減されると、クランクシャフトの回転速度の加速性がさらに高い。従って、鞍乗型車両の加速性が高い。このように（１）の鞍乗型車両では、エンジンの能力がより発揮されることによって加速性が高められる。

なお、本発明は、例えば、クランクシャフトの回転に関する慣性が低減されていないエンジンに適用可能である。また、本発明は、例えば、クランクシャフトの回転に関する慣性が低減されたエンジンにも適用可能である。

（２） （１）の鞍乗型車両であって、
前記制御装置は、前記加速指示部の操作量が増加した状態の継続時間に拘わらず、前記少なくとも１つの条件が満たされるように前記加速指示部の操作量が増加したことを契機として、前記ピストン動作補助が行われるように前記複数のスイッチング部を制御する。

（２）の構成によれば、制御装置は、加速指示部の操作量が増加した状態の継続時間に拘わらず、永久磁石式モータがピストンに対し往復動する力を付与するよう制御を行う。従って、加速指示部の操作量の大きさに関する条件及び加速指示部の操作量の増加の速度に関する条件の内の少なくとも１つの条件が満たされる場合、加速指示部の操作量が増加した状態の継続時間を待つことなく、永久磁石式モータがピストンに対し往復動する力を付与する。従って、永久磁石式モータが、単気筒エンジンに供給される空気の量の増大に対し迅速にピストン動作補助を行う。エンジンの能力がより発揮されることによって加速性が高められる。

（３） （１）の鞍乗型車両であって、
前記スロットル弁の開度を検出するスロットルポジションセンサを備え、
前記制御装置は、前記スロットルポジションセンサの検出結果に基づいて、前記加速指示部の操作量の増加の速度及び前記加速指示部の操作量について判別し、前記加速指示部の操作量の大きさに関する条件及び前記加速指示部の操作量の増加の速度に関する条件の内の少なくとも１つの条件が満たされるように前記加速指示部の操作量が増加したことを契機として、前記ピストン動作補助が行われるよう前記複数のスイッチング部を制御する。

（３）の構成によれば、スロットル弁の開度に基づいて直接に、加速指示部の操作量の増加の速度および加速指示部の操作量の大きさに関する条件が判別される。従って、ピストン動作補助の制御に、スロットル弁の状態を精密に反映させることができる。従って、空気の量の増大に対しより迅速にピストン動作補助を行うことができる。エンジンの能力がより発揮されることによって加速性がより高められる。

（４） （１）から（３）いずれか１の鞍乗型車両であって、
前記クランクシャフトの回転力を前記駆動輪に伝達する状態と伝達を遮断する状態とを前記クランクシャフトの回転速度に応じて切り換えるクラッチをさらに備え、
前記制御装置は、前記クラッチにより回転力の伝達が遮断される期間の少なくとも一部において、前記加速指示部の操作量の大きさに関する条件及び前記加速指示部の操作量の増加の速度に関する条件の内の少なくとも１つの条件が満たされるように前記加速指示部の操作量が増加したことを契機として、前記ピストン動作補助が行われるよう前記スイッチング部を制御する。

クラッチが回転力を伝達する状態では、クランクシャフトの回転に関する慣性に、例えば駆動輪の慣性が反映される。この逆に、クラッチが回転力の伝達を遮断する期間は、クランクシャフトの回転に関する慣性が相対的に小さい。この場合、ピストンが有する、空気を圧縮するためのエネルギーが小さい。（４）の構成によれば、加速指示部の操作量の大きさに関する条件及び加速指示部の操作量の増加の速度に関する条件の内の少なくとも１つの条件が満たされるように加速指示部の操作量が増加したことを契機として、永久磁石式モータがピストン動作補助を行う。従って、クランクシャフトの回転に関する慣性が小さい、クラッチの遮断状態において、エンジンの燃焼による回転力を利用した回転の加速性が高められる。

（５） （１）から（４）いずれか１の鞍乗型車両であって、
前記制御装置は、前記クランクシャフトの回転速度が前記単気筒エンジンにおけるアイドリング回転速度以下である場合に、前記加速指示部の操作量の大きさに関する条件及び前記加速指示部の操作量の増加の速度に関する条件の内の少なくとも１つの条件が満たされるように前記加速指示部の操作量が増加したことを契機として、前記ピストン動作補助が行われるよう前記複数のスイッチング部を制御する。

クランクシャフトの回転速度が単気筒エンジンにおけるアイドリング回転速度以下である場合、単気筒エンジンに供給される空気の量は、例えばアイドリング回転速度以上の場合と比べ小さい。このため、単気筒エンジンの燃焼によってピストンに付与される力は小さい。つまり、ピストンが有する、混合気を圧縮するためのエネルギーが小さい。（５）の構成によれば、ピストンが有するエネルギーが小さいアイドリング状態で、加速指示部の操作量の大きさに関する条件及び加速指示部の操作量の増加の速度に関する条件の内の少なくとも１つの条件が満たされるように加速指示部が変位したことを契機として、永久磁石式モータがピストン動作補助を行う。従って、ピストンが有するエネルギーが小さい状態でも、クラッチの遮断状態において、エンジンの燃焼による回転力を利用した回転の加速性が高められる。

（６） （１）から（５）いずれか１の鞍乗型車両であって、
前記スロットル弁は、前記加速指示部とケーブルを介して機械的に連結されたメカニカルスロットル弁であり、
前記制御装置は、前記メカニカルスロットル弁と機械的に連結された前記加速指示部の操作量の大きさに関する条件及び前記加速指示部の操作量の増加の速度に関する条件の内の少なくとも１つの条件が満たされるように前記加速指示部の操作量が増加したことを契機として、前記ピストン動作補助が行われるよう前記複数のスイッチング部を制御する。

加速指示部とケーブルを介して機械的に連結されたメカニカルスロットル弁の開度は、例えば電子制御式スロットルの場合とは異なり、加速指示部の操作を直接的に反映する。例えば、加速指示部に対する運転者の急な操作によりメカニカルスロットル弁が速い速度で開く。このような場合であっても、（６）の構成によれば、永久磁石式モータが迅速にピストン動作補助を行う。従って、メカニカルスロットル弁を有する鞍乗型車両においても、クランクシャフトの回転速度の加速性を高めることができる。

本発明の鞍乗型車両は、駆動輪を有する。本発明の鞍乗型車両は、例えば、自動二輪車、自動三輪車、及びＡＴＶ（Ａｌｌ−Ｔｅｒｒａｉｎ Ｖｅｈｉｃｌｅ）を含む。

本発明のエンジンは、ピストンと、クランクシャフトとを有する。本発明のクランクシャフトは、例えば、コネクティングロッドによってピストンと連結されたクランクシャフト、及び、コネクティングロッド及び更に別の部材を介してピストンと連結されたクランクシャフトを含む。クランクシャフトは、例えば、ピストンの往復動が回転運動に変換されてクランクシャフトに伝達されるように構成されている。

本発明のエンジンは、例えば、シリンダと、シリンダ内に往復移動自在に設けられたピストンと、ピストン及びクランクシャフトと連結されたコネクティングロッドと、を備える。本発明のエンジンは、例えば、４ストローク式のエンジン、及び２ストローク式のエンジンを含む。

本発明のスロットル弁は、例えば、加速指示部の変位を機械的に伝達するワイヤを介して加速指示部と接続されたメカニカルスロットル弁、及び、加速指示部の変位を表す電気信号に応じて動作するアクチュエータに接続された電子制御スロットル弁を含む。電子制御スロットル弁を備える鞍乗型車両では、例えば、加速指示部の操作の速度に対し、スロットル弁の動作が緩慢になるような制御が可能である。ただし、本発明の構成によれば、混合気の量の増大後であっても、クランクシャフトの回転速度の低下が抑えられる。このため、スロットル弁の動作を機敏にすることができる。この結果、加速性をより向上することができる。

本発明のエンジンは、空気と燃料の混合気の燃焼によってピストンを往復動させる。本発明のエンジンは、直噴式エンジン、及び吸気管噴射方式エンジンを含む。

本発明の永久磁石式モータは、永久磁石を有するモータである。本発明の永久磁石式モータは、ステータ及びロータを有する。本発明の永久磁石式モータのロータは永久磁石を有する。本発明の永久磁石式モータのロータは巻線を備えていない。本発明の永久磁石式モータのステータは巻線を備える。本発明の永久磁石式モータは、複数相に対応する巻線を備える。本発明の永久磁石式モータは、例えば、２相又は４相以上に対応する巻線を備えてもよい。ただし、本発明の永久磁石式モータは、例えば、３相に対応する巻線を備えることによって、ベクトル制御、及び位相制御が容易に実施可能である。ステータの巻線は、ステータコアを巻いている。ロータは永久磁石がエアギャップを介してステータコアと向き合うように回転する。本発明の永久磁石式モータは、ラジアルギャップ型の回転電機、及びアキシャルギャップ型のモータを含む。本発明の永久磁石式モータは、ラジアルギャップ型のモータとして、ステータの外側で回転するロータを備えたアウターロータ型のモータ、及び、ステータの内側で回転するロータを備えたアウターロータ型のモータを含む。
本発明の永久磁石式モータは、例えば、発電を行ってもよい。本発明の永久磁石式モータは、例えば、発電機としての機能を有する永久磁石式モータ、及び、発電機としての機能を有さない永久磁石式モータを含む。

本発明の永久磁石式モータのロータは、例えば、クランクシャフトと直接的に接続されたロータ、及び、伝達機構を介してクランクシャフトと間接的に接続されたロータを含む。伝達機構は、例えば、ベルト、チェーン、ギア、減速機、増速機等である。本発明のロータは、クランクシャフトに対し固定された速度比で回転するようクランクシャフトと接続されることが好ましい。

本発明のインバータは、バッテリから永久磁石式モータに出力される電流を制御する複数のスイッチング部を備えている。スイッチング部は、例えば、トランジスタである。スイッチング部は、例えば、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、サイリスタ、及びＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を含む。インバータは、例えば、複数のスイッチング部で構成されたブリッジインバータを有する。

本発明の制御装置は、例えば、エンジンの動作を制御する制御装置を含む。但し、本発明の制御装置は、例えば、エンジンの動作を制御する装置とは別個の制御装置も含む。

本発明の加速指示部は、鞍乗型車両の加速を指示する手段である。言い換えると、本発明の加速指示部は、エンジントルクの増加量を指示する手段である。また、言い換えると、本発明の加速指示部は、スロットル弁の開度の増加を指示する手段である。本発明の加速指示部は、例えば運転者によって操作される。本発明の加速指示部は、例えばアクセルグリップである。この場合、アクセルグリップの回転における位置が、加速指示部の操作量を示す。また、加速指示部は、例えば、ペダル、レバー、及びスイッチを含む。
なお、加速指示部には、例えば、操作によって変位しない装置も含まれる。このような加速指示部としては、例えば、加速指示部に加えられた力の大きさが加速指示部の操作量を示すように構成された加速指示部等が挙げられる。また、加速指示部は、鞍乗型車両の加速だけではなく、鞍乗型車両の減速を指示するように構成されていてもよい。この場合

、鞍乗型車両の加速に係る加速指示部の操作量が、「加速指示部の操作量」に相当する。
加速指示部は、加速指示部の操作量が大きいほど、加速指示部によって指示されるエンジンのトルクの鞍乗型車両の速度の増加量が大きくなるように構成されている。言い換えると、加速指示部は、加速指示部の操作量が大きいほど、加速指示部によって指示されるエンジンのトルクが大きくなるように構成されている。また、言い換えると、加速指示部は、加速指示部の操作量が大きいほど、加速指示部によって指示されるスロットル弁の開度の増加量が大きくなるように構成されている。また、加速指示部は、加速指示部の操作量の増加の速度が大きいほど、加速指示部によって指示される鞍乗型車両の加速度（スロットルバルブの開度が増加する速度）が大きくなるように構成されている。

本発明の制御装置は、例えば、スロットル弁に接続されたスロットルポジションセンサの検出結果に基づいて、加速指示部の操作量の増加の速度及び加速指示部の操作量について判別してよい。
また、制御装置は、例えば、加速指示部に接続されたセンサの検出結果に基づいて、加速指示部の操作量の増加の速度及び加速指示部の操作量について判別してよい。例えば、電子制御スロットル弁を有する構成において、加速指示部の変位に対しスロットル弁の動作が遅延することが考えられる。この場合、加速指示部に接続されたセンサの検出結果に基づいてピストンの補助動作を開始することにより、ピストンの補助動作がより迅速に開始される。

本発明における、加速指示部の操作量の大きさに関する条件は、例えば、加速指示部の操作量が、ある固定された限度操作量を越えたことであってよい。また、この操作量の大きさに関する条件は、例えば、加速指示部の操作量が、特定時間前の操作量に対して定められた操作量を越えたことであってよい。また、加速指示部の操作量の増加の速度に関する条件は、例えば、加速指示部の操作量の増加の速度が固定された限度速度以上であるか否かであってよい。また、この速度に関する条件は、例えば、加速指示部の操作量の増加の速度が、加速指示部の操作量に応じて定められた限度速度以上であることであってよい。本発明における、加速指示部の操作量の増加は、スロットルバルブの開度を増加させる。

本発明の制御装置が加速指示部の操作量の大きさに関する条件及び加速指示部の操作量の増加の速度に関する条件の内の少なくとも１つの条件が満たされるように加速指示部が範囲したことを契機としてピストン補助動作を行うことは、当該条件のいずれかが充足した場合、他の条件の充足を待たずにピストン補助動作を行うことを意味する。

永久磁石式モータがピストン動作補助を行う時、単気筒エンジンは燃焼動作している。永久磁石式モータが、ピストンに対し往復動する力を付与することは、例えば、永久磁石式モータが、クランクシャフトを駆動することによって、ピストンに対し往復動する力を付与することである。

本発明の制御装置は、例えば、クラッチにより回転力の伝達が遮断される期間の少なくとも一部において、ピストン動作補助が行われるようスイッチング部を制御してもよい。また、制御装置は、例えば、クラッチにより回転力が伝達される期間において、ピストン動作補助が行われるようスイッチング部を制御してもよい。

なお、本発明の制御装置は、クランクシャフトの回転速度が前記単気筒エンジンにおけるアイドリング回転速度を超えている場合に、前記１つの条件が満たされるように加速指示部の操作量が増加したことを契機として、ピストン動作補助が行われるよう複数のスイッチング部を制御してもよい。

本発明によれば、エンジンの能力を発揮することによって加速性を高めることができる。

本発明の一実施形態に係る鞍乗型車両を示す外観図である。 図１に示すエンジンユニットの概略構成を模式的に示す部分断面図である。 単気筒エンジンのクランク角度位置と必要トルクとの関係を模式的に示す説明図である。 図２に示す永久磁石式モータの回転軸線に垂直な断面を示す断面図である。 図１に示す鞍乗型車両の電気的な概略構成を示すブロック図である。 鞍乗型車両の動作を説明するフローチャートである。 加速指示部の動作とクランク回転速度の変化を示すタイミングチャートである。 図７の場合と異なる操作条件での、加速指示部の動作とクランク回転速度の変化を示すタイミングチャートである。

以下、本発明を、好ましい実施形態に基づいて図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る鞍乗型車両を示す外観図である。
図１に示す鞍乗型車両１は、車体２及び車輪３ａ，３ｂを備えている。詳細には、鞍乗型車両１は、自動二輪車である。
鞍乗型車両１は、エンジンユニットＥＵを備えている。エンジンユニットＥＵは、単気筒エンジン１０（図２参照）を備えている。
後ろの車輪３ｂは駆動輪である。車輪３ｂは、単気筒エンジン１０から出力される回転力を受け鞍乗型車両１を駆動する。

鞍乗型車両１は、メインスイッチ５を備えている。メインスイッチ５は、鞍乗型車両１の各部に電力を供給するためのスイッチである。鞍乗型車両１は、スタータスイッチ６を備えている。スタータスイッチ６は、単気筒エンジン１０を始動するためのスイッチである。鞍乗型車両１は、加速指示部８を備えている。加速指示部８は、操作に応じて鞍乗型車両１の加速を指示するための操作子である。加速指示部８は、操作に応じて変位する。加速指示部８は、詳細には、アクセルグリップである。加速指示部８は、操作に応じて回転する。
鞍乗型車両１は、バッテリ４を備えている。鞍乗型車両１は、鞍乗型車両１の各部を制御する制御装置６０を備えている。

図２は、図１に示すエンジンユニットＥＵの概略構成を模式的に示す部分断面図である。

エンジンユニットＥＵは、単気筒エンジン１０と、永久磁石式モータ２０とを備えている。
単気筒エンジン１０は、クランクケース１１と、シリンダ１２と、ピストン１３と、コネクティングロッド１４と、クランクシャフト１５とを備えている。ピストン１３は、シリンダ１２内に往復動可能に設けられている。
クランクシャフト１５は、クランクケース１１内に回転可能に設けられている。クランクシャフト１５は、コネクティングロッド１４を介して、ピストン１３と連結されている。シリンダ１２の上部には、シリンダヘッド１６が取り付けられている。シリンダ１２とシリンダヘッド１６とピストン１３とによって、燃焼室が形成される。クランクシャフト１５は、クランクケース１１に、一対のベアリング１７を介して、回転自在な態様で支持されている。クランクシャフト１５の一端部１５ａには、永久磁石式モータ２０が取り付けられている。クランクシャフト１５の他端部１５ｂには、変速機ＣＶＴが取り付けられている。変速機ＣＶＴは、入力の回転速度に対する出力の回転速度の比である変速比を変更することができる。変速機ＣＶＴは、クランクシャフト１５の回転速度に対する、車輪の回転速度に対応する変速比を変更することができる。

鞍乗型車両１は、クラッチＣＬ（図１参照）を備えている。クラッチＣＬは、変速機ＣＶＴに接続されている。クラッチＣＬは遠心クラッチである。クラッチＣＬは、クランクシャフト１５の回転力を駆動輪である車輪３ｂへ伝達する状態と遮断する状態とを切り換える。クラッチＣＬは、クランクシャフト１５の回転速度に応じて伝達する状態と遮断する状態とを切り換える。クラッチＣＬは、クランクシャフト１５の回転速度が所定の閾値より小さい場合に遮断状態となる。クラッチＣＬは、クランクシャフト１５の回転速度が所定の閾値より大きい場合に伝達状態となる。ここでいう所定の閾値は、必ずしも、厳密に１つの一定の値であることを意味しない。所定の閾値は、周囲の温度などの環境条件や走行条件などによって変化し得る値であってもよい。なお、遮断状態とは、クランクシャフトから駆動輪への回転力の伝達が全く行われない状態をいう。伝達状態とは、クランクシャフトから駆動輪への回転力の伝達が行われる状態をいい、部分的な回転力の伝達が行われる状態を含む。

エンジンユニットＥＵには、スロットル弁ＳＶと、燃料噴射装置１８が備えられている。スロットル弁ＳＶは、単気筒エンジン１０に繋がる吸気通路Ｉｐに設けられている。スロットル弁ＳＶは、加速指示部８（図１参照）の操作量に基づく開度で開く。スロットル弁ＳＶは、メカニカルスロットル弁である。スロットル弁ＳＶは、加速指示部８と図示しないケーブルを介して機械的に連結されている。スロットル弁ＳＶは、加速指示部８が受ける操作に連動して開く。スロットル弁ＳＶは、加速指示部８の操作量に応じた開度で開く。スロットル弁ＳＶは、加速指示部８の位置に応じた開度で開く。
スロットル弁ＳＶは、開度に応じた量の空気を単気筒エンジン１０に供給する。スロットル弁ＳＶは、開度に応じて流れる空気の量を調整することによって単気筒エンジン１０に供給される空気の量を調整する。
スロットル弁ＳＶには、スロットル弁ＳＶの開度を検出するスロットルポジションセンサ８０が設けられている。スロットルポジションセンサ８０は、スロットル弁ＳＶの開度を表す信号を制御装置６０に出力する。燃料噴射装置１８は、燃料を噴射することによって、燃焼室に燃料を供給する。スロットル弁ＳＶから、吸気通路を通って流れる空気に対し、燃料噴射装置１８が燃料を噴射する。空気と燃料の混合気が、単気筒エンジン１０の燃焼室に供給される。
また、単気筒エンジン１０には、点火プラグ１９が設けられている。

単気筒エンジン１０は、内燃機関である。単気筒エンジン１０は、燃料の供給を受ける。単気筒エンジン１０は、混合気を燃焼する燃焼動作によって回転力を出力する。即ち、ピストン１３が、燃焼室に供給された燃料を含む混合気の燃焼によって往復動する。ピストン１３の往復動に連動してクランクシャフト１５が回転する。回転力は、クランクシャフト１５を介して単気筒エンジン１０の外部に出力される。車輪３ｂ（図１参照）は、クランクシャフト１５を介して単気筒エンジン１０から出力される回転力を受け鞍乗型車両１を駆動する。
スロットル弁ＳＶは、燃焼室に供給される空気の量を調整することによって、単気筒エンジン１０の回転力を調整する。燃焼室に供給される空気の量は、スロットル弁ＳＶの開度に応じて調整される。スロットル弁ＳＶの開度は、加速指示部８（図１参照）の操作に応じて調整される。
燃料噴射装置１８は、供給燃料の量を調整することによって、単気筒エンジン１０から出力される回転力を調節する。燃料噴射装置１８は、制御装置６０によって制御される。燃料噴射装置１８は、単気筒エンジン１０に供給される空気の量に基づいた量の燃料を供給するよう制御される。
単気筒エンジン１０は、クランクシャフト１５を介して回転力を出力する。クランクシャフト１５の回転力は、変速機ＣＶＴ及びクラッチＣＬ（図１参照）を介して、車輪３ｂに伝達される。鞍乗型車両１は、単気筒エンジン１０からクランクシャフト１５を介して回転力を受ける車輪３ｂによって駆動される。

図３は、単気筒エンジン１０のクランク角度位置と必要トルクとの関係を模式的に示す説明図である。図３は、単気筒エンジン１０が燃焼動作を行っていない状態で、クランクシャフト１５を回転させるための必要トルクを示している。

単気筒エンジン１０は、４ストロークエンジンである。単気筒エンジン１０は、４ストロークの間に、クランクシャフト１５を回転させる負荷が大きい高負荷領域ＴＨと、クランクシャフト１５を回転させる負荷が高負荷領域ＴＨの負荷より小さい低負荷領域ＴＬとを有する。高負荷領域とは、単気筒エンジン１０の１燃焼サイクルのうち、負荷トルクが１燃焼サイクルにおける負荷トルクの平均値Ａｖよりも高い領域をいう。クランクシャフト１５の回転角度を基準として見ると、低負荷領域ＴＬは高負荷領域ＴＨ以上に広い。より詳細には、低負荷領域ＴＬは高負荷領域ＴＨよりも広い。言い換えると、低負荷領域ＴＬに相当する回転角度領域は、高負荷領域ＴＨに相当する回転角度領域よりも広い。単気筒エンジン１０は、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程（膨張行程）、及び排気行程を繰り返しながら回転する。圧縮行程は、高負荷領域ＴＨと重なりを有する。

単気筒エンジン１０の１燃焼サイクルには、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、及び排気行程が１回ずつ含まれる。
吸気行程において、スロットル弁ＳＶの開度に応じた量の混合気が、燃焼室に供給される。圧縮行程において、ピストン１３が、燃焼室内の混合気を圧縮する。膨張行程において、点火プラグ１９で点火された混合気が燃焼するとともに、ピストン１３を押す。排気行程において、燃焼後の気体が、排ガスとして燃焼室から排出される。

図４は、図２に示す永久磁石式モータ２０の回転軸線に垂直な断面を示す断面図である。
図２及び図４を参照して永久磁石式モータ２０を説明する。

永久磁石式モータ２０は、永久磁石式三相ブラシレス型モータである。永久磁石式モータ２０は、永久磁石式三相ブラシレス型発電機としても機能する。

永久磁石式モータ２０は、ロータ３０と、ステータ４０とを有する。本実施形態の永久磁石式モータ２０は、ラジアルギャップ型である。永久磁石式モータ２０は、アウターロータ型である。即ち、ロータ３０はアウターロータである。ステータ４０はインナーステータである。
ロータ３０は、ロータ本体部３１を有する。ロータ本体部３１は、例えば強磁性材料からなる。ロータ本体部３１は、有底筒状を有する。ロータ本体部３１は、筒状ボス部３２と、円板状の底壁部３３と、筒状のバックヨーク部３４とを有する。底壁部３３及びバックヨーク部３４は一体的に形成されている。なお、底壁部３３とバックヨーク部３４とは別体に構成されていてもよい。底壁部３３及びバックヨーク部３４は筒状ボス部３２を介してクランクシャフト１５に固定されている。ロータ３０には、電流が供給される巻線が設けられていない。

ロータ３０は、永久磁石部３７を有する。ロータ３０は、複数の磁極部３７ａを有する。複数の磁極部３７ａは永久磁石部３７により形成されている。複数の磁極部３７ａは、バックヨーク部３４の内周面に、設けられている。本実施形態において、永久磁石部３７は、複数の永久磁石を有する。即ち、ロータ３０は、複数の永久磁石を有する。複数の磁極部３７ａは、複数の永久磁石のそれぞれに設けられている。
なお、永久磁石部３７は、１つの環状の永久磁石によって形成されることも可能である。この場合、１つの永久磁石は、複数の磁極部３７ａが内周面に並ぶように着磁される。

複数の磁極部３７ａは、永久磁石式モータ２０の周方向にＮ極とＳ極とが交互に配置されるように設けられている。本実施形態では、ステータ４０と対向するロータ３０の磁極数が２４個である。ロータ３０の磁極数とは、ステータ４０と対向する磁極数をいう。磁極部３７ａとステータ４０との間には磁性体が設けられていない。
磁極部３７ａは、永久磁石式モータ２０の径方向におけるステータ４０の外側に設けられている。バックヨーク部３４は、径方向における磁極部３７ａの外側に設けられている。永久磁石式モータ２０は、歯部４３の数よりも多い磁極部３７ａを有している。
なお、ロータ３０は、磁極部３７ａが磁性材料に埋め込まれた埋込磁石型（ＩＰＭ型）であってもよいが、本実施形態のように、磁極部３７ａが磁性材料から露出した表面磁石型（ＳＰＭ型）であることが好ましい。

ロータ３０を構成する底壁部３３には、冷却ファンＦが設けられている。

ステータ４０は、ステータコアＳＴと複数のステータ巻線Ｗとを有する。ステータコアＳＴは、周方向に間隔を空けて設けられた複数の歯部（ティース）４３を有する。複数の歯部４３は、ステータコアＳＴから径方向外側に向かって一体的に延びている。本実施形態においては、合計１８個の歯部４３が周方向に間隔を空けて設けられている。換言すると、ステータコアＳＴは、周方向に間隔を空けて形成された合計１８個のスロットＳＬを有する。歯部４３は周方向に等間隔で配置されている。

ロータ３０は、歯部４３の数より多い数の磁極部３７ａを有する。磁極部の数は、スロット数の４／３である。

各歯部４３の周囲には、ステータ巻線Ｗが巻回している。つまり、複数相のステータ巻線Ｗは、スロットＳＬを通るように設けられている。図４には、ステータ巻線Ｗが、スロットＳＬの中にある状態が示されている。複数相のステータ巻線Ｗのそれぞれは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の何れかに属する。ステータ巻線Ｗは、例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順に並ぶように配置される。

ロータ３０の外面には、ロータ３０の回転位置を検出させるための複数の被検出部３８が備えられている。複数の被検出部３８は、磁気作用によって検出される。複数の被検出部３８は、周方向に間隔を空けてロータ３０の外面に設けられている。被検出部３８は、強磁性体で形成されている。

ロータ位置検出装置５０は、ロータ３０の位置を検出する装置である。ロータ位置検出装置５０は、複数の被検出部３８と対向する位置に設けられている。

永久磁石式モータ２０のロータ３０は、クランクシャフト１５の回転に応じて回転するようにクランクシャフト１５と接続されている。詳細には、ロータ３０が、クランクシャフト１５に対し固定された速度比で回転するようクランクシャフト１５と接続されている。ロータ３０は、単気筒エンジン１０のクランクシャフト１５と直接的に接続されている。
本実施形態では、ロータ３０が、クランクシャフト１５に、動力伝達機構（例えば、ベルト、チェーン、ギア、減速機、増速機等）を介さずに取り付けられている。ロータ３０は、クランクシャフト１５に対し１：１の速度比で回転する。永久磁石式モータ２０が、単気筒エンジン１０の燃焼動作時にロータ３０が正回転するように構成されている。
永久磁石式モータ２０の回転軸線と、クランクシャフト１５の回転軸線とが略一致している。

永久磁石式モータ２０は、エンジン始動時には、クランクシャフト１５を正回転させて単気筒エンジン１０を始動させる。また、永久磁石式モータ２０は、単気筒エンジン１０が燃焼動作する場合に、単気筒エンジン１０に駆動されて発電する。即ち、永久磁石式モータ２０は、クランクシャフト１５を正回転させて単気筒エンジン１０を始動させる機能と、単気筒エンジン１０が燃焼動作する場合に、単気筒エンジン１０に駆動されて発電する機能の双方を兼ね備えている。永久磁石式モータ２０は、単気筒エンジン１０の始動後の期間の少なくとも一部には、クランクシャフト１５により正回転されてジェネレータとして機能する。

図５は、図１に示す鞍乗型車両１の電気的な概略構成を示すブロック図である。
鞍乗型車両１には、インバータ６１が備えられている。制御装置６０は、インバータ６１を含む鞍乗型車両１の各部を制御する。

インバータ６１には、永久磁石式モータ２０及びバッテリ４が接続されている。バッテリ４は、永久磁石式モータ２０がモータとして動作する場合、永久磁石式モータ２０に電力を供給する。また、バッテリ４は、永久磁石式モータ２０で発電された電力によって充電される。

バッテリ４は、メインスイッチ５を介して、インバータ６１及び電力消費機器７０と接続されている。電力消費機器７０は、電力を消費しながら動作する装置である。電力消費機器７０は、例えば、ヘッドライト７（図１参照）を含む。

インバータ６１は、複数のスイッチング部６１１〜６１６を備えている。本実施形態のインバータ６１は、６個のスイッチング部６１１〜６１６を有する。
スイッチング部６１１〜６１６は、三相ブリッジインバータを構成している。複数のスイッチング部６１１〜６１６は、複数相のステータ巻線Ｗの各相と接続されている。より詳細には、複数のスイッチング部６１１〜６１６のうち、直列に接続された２つのスイッチング部がハーフブリッジを構成している。各相のハーフブリッジは、バッテリ４に対し並列に接続されている。各相のハーフブリッジを構成するスイッチング部６１１〜６１６は、複数相のステータ巻線Ｗの各相とそれぞれ接続されている。

スイッチング部６１１〜６１６は、バッテリ４と永久磁石式モータ２０との間を流れる電流を制御する。詳細には、スイッチング部６１１〜６１６は、バッテリ４と複数相のステータ巻線Ｗとの間の電流の通過／遮断を切替える。
詳細には、永久磁石式モータ２０がモータとして機能する場合、スイッチング部６１１〜６１６のオン・オフ動作によって複数相のステータ巻線Ｗのそれぞれに対する通電及び通電停止が切替えられる。
また、永久磁石式モータ２０がジェネレータとして機能する場合、スイッチング部６１１〜６１６のオン・オフ動作によって、ステータ巻線Ｗのそれぞれとバッテリ４との間の電流の通過／遮断が切替えられる。スイッチング部６１１〜６１６のオン・オフが順次切替えられることによって、永久磁石式モータ２０から出力される三相交流の整流及び電圧の制御が行われる。スイッチング部６１１〜６１６は、永久磁石式モータ２０からバッテリ４に出力される電流を制御する。

スイッチング部６１１〜６１６のそれぞれは、スイッチング素子を有する。スイッチング素子は、例えばトランジスタであり、より詳細にはＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。

制御装置６０には、燃料噴射装置１８、点火プラグ１９、及びバッテリ４が接続されている。また、制御装置６０には、スロットルポジションセンサ８０が接続されている。制御装置６０は、スロットルポジションセンサ８０の検出結果に基づいて、スロットル弁ＳＶの開度を取得する。スロットル弁ＳＶの開度は、加速指示部８の操作量を表している。制御装置６０は、スロットルポジションセンサ８０の検出結果に基づいて、加速指示部８の操作量、及び操作量の増加の速度を取得する。
また、制御装置６０には、ロータ位置検出装置５０が接続されている。制御装置６０は、ロータ位置検出装置５０の検出結果によって、クランクシャフト１５の回転速度を取得する。
制御装置６０は、始動発電制御部６２と、燃焼制御部６３とを備えている。

始動発電制御部６２は、スイッチング部６１１〜６１６のそれぞれのオン・オフ動作を制御することによって、永久磁石式モータ２０の動作を制御する。始動発電制御部６２は、開始制御部６２１、発電制御部６２２、及びピストン補助部６２３を含む。
燃焼制御部６３は、点火プラグ１９及び燃料噴射装置１８を制御することによって、単気筒エンジン１０の燃焼動作を制御する。燃焼制御部６３は、点火プラグ１９及び燃料噴射装置１８を制御することによって、単気筒エンジン１０の回転力を制御する。燃焼制御部６３は、スロットルポジションセンサ８０の出力信号に表されるスロットル弁ＳＶの開度に応じて、点火プラグ１９及び燃料噴射装置１８を制御する。

制御装置６０は、図示しない中央処理装置と、図示しない記憶装置とを有するコンピュータで構成されている。中央処理装置は、制御プログラムに基づいて演算処理を行う。記憶装置は、プログラム及び演算に関するデータを記憶する。
開始制御部６２１、発電制御部６２２、及びピストン補助部６２３を含む始動発電制御部６２と、燃焼制御部６３とは、図示しないコンピュータとコンピュータで実行される制御プログラムとによって実現される。従って、以降説明する、開始制御部６２１発電制御部６２２、及びピストン補助部６２３を含む始動発電制御部６２と、燃焼制御部６３とのそれぞれによる動作は、制御装置６０の動作と言うことができる。なお、始動発電制御部６２及び燃焼制御部６３は、例えば互いに別の装置として互いに離れた位置に構成されてもよく、また、一体に構成されるものであってもよい。

制御装置６０には、スタータスイッチ６が接続されている。スタータスイッチ６は、単気筒エンジン１０の始動の際、運転者によって操作される。制御装置６０の始動発電制御部６２は、バッテリ４の充電レベルを検出する。始動発電制御部６２は、バッテリ４の電圧及び電流を検出することによってバッテリ４の充電レベルを検出する。
メインスイッチ５は、操作に応じて制御装置６０に電力を供給する。

制御装置６０の始動発電制御部６２及び燃焼制御部６３は、単気筒エンジン１０及び永久磁石式モータ２０を制御する。始動発電制御部６２は、インバータ６１を制御する。

図６は、鞍乗型車両１の動作を説明するフローチャートである。

図５及び図６を参照して、鞍乗型車両１の動作を説明する。鞍乗型車両１の動作は、制御装置６０によって制御される。
制御装置６０は、単気筒エンジン１０を始動させる（Ｓ１１）。詳細には、メインスイッチ５がオン状態で、且つスタータスイッチ６がオン状態の場合、始動発電制御部６２の開始制御部６２１が、単気筒エンジン１０を始動させる。開始制御部６２１は、永久磁石式モータ２０がクランクシャフト１５を回転するよう、インバータ６１を制御する。また、燃焼制御部６３は、燃料噴射装置１８に燃料供給を行わせる。また、燃焼制御部６３は、点火プラグ１９に点火を行わせる。

単気筒エンジン１０が始動した後、制御装置６０は、単気筒エンジン１０の燃焼動作を行う（Ｓ１２）。詳細には、燃焼制御部６３が、単気筒エンジン１０に燃焼動作を行わせる。燃焼制御部６３は、燃料噴射装置１８に燃料を供給させる。また、燃焼制御部６３は、点火プラグ１９に点火を行わせる。燃焼制御部６３は、スロットル弁ＳＶから供給される空気の量に応じて、燃料噴射装置１８による燃料の供給量を制御する。詳細には、燃焼制御部６３は、吸気通路Ｉｐ内の圧力と、クランクシャフト１５の回転速度に基づき空気の量を計算する。燃焼制御部６３は、燃料噴射装置１８に、空気の量に応じた量の燃料を供給させる。燃焼制御部６３は、燃料の供給量が、スロットル弁ＳＶの開度が大きいほど多なるよう、燃料噴射装置１８に燃料を供給させる。
単気筒エンジン１０のピストン１３は、単気筒エンジン１０での混合気の燃焼によってピストン１３が往復動する。クランクシャフト１５はピストン１３の往復動に伴い回転する。

制御装置６０は、永久磁石式モータ２０に発電動作を行わせる（Ｓ１３）。詳細には、始動発電制御部６２の発電制御部６２２が、永久磁石式モータ２０に発電動作を行わせる。発電制御部６２２は、永久磁石式モータ２０が発電するよう、インバータ６１を制御する。永久磁石式モータ２０が発電することによって、バッテリ４が充電される。

続くステップＳ１４で、制御装置６０は、クラッチＣＬ（図１参照）が遮断状態であるか否か判別する。制御装置６０は、単気筒エンジン１０の回転速度によって、クラッチＣＬの状態を判別する。制御装置６０は、単気筒エンジン１０の回転速度が、所定の閾値である接続速度より小さい場合、遮断状態と判別する。

クラッチＣＬ（図１参照）が遮断状態であると判別された場合（Ｓ１４でＹｅｓ）、制御装置６０は、クランクシャフト１５の回転速度がアイドリング回転速度以下であるか否か判別する（Ｓ１５）。

クランクシャフト１５の回転速度がアイドリング回転速度以下である場合（Ｓ１５でＹｅｓ）、スロットル弁ＳＶは全開の状態でない。クランクシャフト１５の回転速度がアイドリング回転速度以下であると判別された場合（Ｓ１５でＹｅｓ）、制御装置６０は、ピストン動作補助のための条件が充足しているか否か判別する（Ｓ１６，Ｓ１７）。詳細には、始動発電制御部６２のピストン補助部６２３が、ピストン動作補助のための条件を判別する。
制御装置６０は、具体的には、加速指示部８の操作量の大きさに関する条件（Ｓ１６）、及び加速指示部８の操作量の増加の速度に関する条件（Ｓ１７）の内の少なくとも１つの条件が満たされるか否かを判別する。

ステップＳ１６で、制御装置６０は、加速指示部８の操作量の大きさに関する条件として、加速指示部８が所定の限度操作量を超えたか否か判別する。スロットル弁ＳＶの開度は、加速指示部８の操作量を表している。制御装置６０は、具体的には、スロットルポジションセンサ８０の検出結果に基づいて、加速指示部８の操作量について判別する。
例えば、加速指示部８の操作量が、スロットル弁ＳＶの開度で全開の８０％に対応する限度操作量を超えた場合、制御装置６０は、加速指示部８の操作量の大きさに関する条件が満たされたと判別する。

また、ステップＳ１７で、制御装置６０は、加速指示部８の操作量の増加の速度に関する条件として、加速指示部８の操作量の増加の速度が、所定の限度速度を超えたか否か判別する。スロットル弁ＳＶが開く速度は、加速指示部８の操作量の増加の速度を表している。制御装置６０は、具体的には、スロットルポジションセンサ８０の検出結果に基づいて、加速指示部８の操作量の増加の速度について判別する。
例えば、加速指示部８の操作量が周期的に検出される場合、制御装置６０は、操作量の増加の速度、即ち、検出時間当たりの増加率が限度速度を超えた場合、加速指示部８の操作量の増加の速度に関する条件が満たされたと判別する。例えば、加速指示部８の操作量が０．１秒毎に検出される場合、０．１秒ごとの変位率が、スロットル弁ＳＶの開度で全開の２０％に相当する値を超えた場合に、加速指示部８の操作量の増加の速度に関する条件が満たされたと判別する。

制御装置６０は、加速指示部８の操作量の大きさに関する条件、及び加速指示部８の操作量の増加の速度に関する条件の内の少なくとも１つの条件が満たされるようスロットル弁ＳＶの開度が増加したことを契機として（Ｓ１６でＹｅｓ又はＳ１７でＹｅｓ）、ピストン動作補助を行う（Ｓ１８）。詳細には、始動発電制御部６２のピストン補助部６２３がピストン動作補助を行う。
制御装置６０は、ピストン動作補助を開始する条件として、加速指示部８の操作量の大きさに関する条件（Ｓ１６）、及び加速指示部８の操作量の増加の速度に関する条件（Ｓ１７）の論理和を用いる。従って、例えば、加速指示部８の操作量の大きさに関する条件が満たされなくても、加速指示部８の操作量の増加の速度に関する条件が満たされると、制御装置６０がピストン動作補助（Ｓ１８）を開始する。
制御装置６０は、上記の加速指示部８の操作量の大きさに関する条件、及び加速指示部８の操作量の増加の速度に関する条件の内の少なくとも１つの条件が満たされた場合、操作量が増加した状態の継続時間に拘わらず、ピストン動作補助を行う。制御装置６０は、例えば、加速指示部８の操作量（スロットル弁ＳＶの開度）が非操作状態に対応する０％の操作量であり、その次に０．１秒後に測定された操作量が２０％を超える場合には、操作量の増加の速度が限度速度を超えたと判別する。制御装置６０は、その後、加速指示部８の操作量が継続することを待つこと無く、ピストン動作補助を行う。
これによって、加速指示部８の急操作に対応し、ピストン動作補助が迅速に実施される。

ステップＳ１８のピストン動作補助で、制御装置６０は、インバータ６１に備えられた複数のスイッチング部６１１〜６１６を、バッテリ４から永久磁石式モータ２０に電力が供給されるように制御する。これによって、制御装置６０は、永久磁石式モータ２０にピストン１３の往復動を補助させる。制御装置６０は、永久磁石式モータ２０を力行させる。具体的には、このとき、永久磁石式モータ２０は、クランクシャフト１５を介してピストン１３に対し力を付与することにより、単気筒エンジン１０の燃焼による力とともにピストン１３を往復動させる。
制御装置６０は、スイッチング部６１１〜６１６をベクトル制御方式により制御することにより、バッテリ４の電力で永久磁石式モータ２０を駆動する。なお、制御装置６０が永久磁石式モータ２０を駆動する際、スイッチング部６１１〜６１６をオン・オフ動作させる方式として、例えば、１２０度通電方式も採用可能である。
ステップＳ１８のピストン動作補助において、永久磁石式モータ２０が、クランクシャフト１５を駆動することにより、クランクシャフト１５と連動するピストン１３の往復動が補助される。

続くステップＳ１９で、制御装置６０は、ピストン動作補助に関する補助終了条件が充足されたか否か判別する。補助終了条件が充足した場合（Ｓ１９でＹｅｓ）、制御装置６０は、ピストン動作補助を終了する。補助終了条件が充足しない場合（Ｓ１９でＮｏ）、制御装置６０は、ピストン動作補助（Ｓ１８）を継続する。
制御装置６０は、ステップＳ１９の補助終了条件として、クランクシャフト１５の回転速度が所定の速度以上であるか否かを判別する。なお、制御装置６０は、補助終了条件として、例えば、クランクシャフト１５が単気筒エンジン１０の所定サイクル分相当回転したか否か判別することも可能である。

図７は、加速指示部８の動作とクランク回転速度の変化を示すタイミングチャートである。
図７のチャートの縦軸は、クランクシャフトの回転速度、及び加速指示部８の操作量を示している。加速指示部８の操作量は、全開状態を１００％とした、スロットル弁ＳＶの開度の形式で表されている。

チャートにおける実線Ｒ１は、クランクシャフト１５の回転速度を表している。時刻ｔ１より前において、単気筒エンジン１０はアイドリング状態である。アイドリング状態において、回転速度Ｒ１は、単気筒エンジン１０の各行程に応じて変動している。例えば、回転速度Ｒ１は、圧縮行程付近で下向きのピークを有している。これは、圧縮行程でピストン１３（図１参照）が圧縮反力を受けるためである。また、回転速度Ｒ１は、燃焼行程付近で大きく上昇している。アイドリング状態において、クランクシャフト１５は、単気筒エンジン１０に設定されたアイドリング回転速度Ｌｕと実質的に等しい平均回転速度Ｒｉで回転している。

時刻ｔ１で、運転者が加速指示部８を操作することによって加速指示部８を変位させる。これにより、スロットル弁ＳＶの開度が０％から９０％まで徐々に開く。時刻ｔ２で加速指示部８の操作量が、スロットル弁ＳＶの開度８０％に対応する限度操作量Ｌｐを超えると、加速指示部８の操作量の大きさに関する条件（図６のＳ１６）が満たされる。この場合、制御装置６０は、スイッチング部６１１〜６１６を、バッテリ４から永久磁石式モータ２０に電力が供給されるように制御する。これによって、制御装置６０は、永久磁石式モータ２０にピストン１３の往復動を補助させる。時刻ｔ２以降、クランクシャフト１５の回転速度は、永久磁石式モータ２０による補助がない場合（破線Ｒｃ参照）と比べて高い。

時刻ｔ１の後、スロットル弁ＳＶの開度が増大する。時刻ｔ１よりも後の吸気行程（時刻ｔ２付近）では、アイドリング状態の場合よりも多くの空気が燃焼室に供給される。従って、時刻ｔ１でスロットル弁ＳＶの開度が増大した後の圧縮行程（時刻ｔ３以降）では、ピストン１３が、アイドリング状態の場合よりも多くの空気を圧縮する。

チャートにおける破線Ｒｃは、永久磁石式モータ２０によるピストン１３の動作補助が実施されない場合のクランクシャフト１５の回転速度を示している。
ピストン１３がアイドリング状態の場合よりも増大した空気を圧縮する際に、ピストン１３が大きな圧縮反力を受ける。ピストン１３が、圧縮反力を乗越すエネルギーを有していない場合、ピストン１３が、増大した空気を圧縮できない。ピストン１３の動作が停滞する。この結果、破線Ｒｃに示すように、ピストン１３及びクランクシャフト１５の動作が停止する。

これに対し、本実施形態の単気筒エンジン１０では、永久磁石式モータ２０によってピストン１３の動作が補助される。制御装置６０は、加速指示部８の操作量に応じて、ピストン１３の動作補助を迅速に開始する。図７に示す例では、永久磁石式モータ２０が、圧縮行程でなく、圧縮行程よりも前の時刻ｔ２で、クランクシャフト１５を介したピストン１３の動作の補助を開始する。このため、圧縮行程の前に、クランクシャフト１５が加速する。従って、ピストン１３及びクランクシャフト１５には、圧縮行程が開始する時点（ｔ３）で、永久磁石式モータ２０の補助による運動エネルギーが蓄積されている。また、ピストン１３は、圧縮行程の期間（ｔ３以降）も、永久磁石式モータ２０による動作補助を受ける。このため、ピストン１３は、前回の燃焼（ｔ１付近）による力とともに、永久磁石式モータ２０による動作補助によって、圧縮反力を乗越す。ピストン１３は、永久磁石式モータ２０による動作補助を受けない場合と比べて高速に、増大した混合気を圧縮する。

時刻ｔ４以降、増大した混合気が燃焼することによって、クランクシャフト１５の回転速度が著しく増大する。単気筒エンジン１０は、クランクシャフト１５の回転速度が一旦上昇した後、増大した空気を安定的に圧縮及び燃焼させることができる。この結果、エンジン本来の機能としての燃焼動作によるパワーが連鎖的に増大する。従って、クランクシャフト１５の回転速度が急速に増大する。

本実施形態では、クランクシャフト１５の回転速度が増大した後、制御装置６０が、永久磁石式モータ２０によるピストン１３の動作の補助を継続する。制御装置６０は、永久磁石式モータ２０の回転速度、即ちクランクシャフト１５の回転速度がバッテリ４の電圧で力行可能な上限速度に到達するまで、ピストン１３の動作の補助を継続する。これによって、ピストン１３による動作がより安定する。

クランクシャフト１５の回転速度が上限速度に到達した後、制御装置６０は、永久磁石式モータ２０に発電を行わせるよう、スイッチング部６１１〜６１６を制御する。これによって、バッテリ４が充電される。

図８は、図７の場合と異なる操作条件での、加速指示部８の動作とクランク回転速度の変化を示すタイミングチャートである。

図８の実線Ｐ２は、図７の場合と異なる操作による加速指示部８の操作量の変化を表す。図８に示す例では、実線Ｐ２に示されるように、加速指示部８がより急速に操作されている。加速指示部８の操作は、時刻ｔ１１で開始している。ただし、加速指示部８の最終的な操作量は、図７の場合と比べ小さい。加速指示部８は、スロットル弁ＳＶの開度が０％から４０％まで開く程度に変位する。
操作によって加速指示部８が変位する速度は、制御装置６０に定められた限度速度よりも大きい。このため、制御装置６０は、加速指示部８が時刻ｔ１１で変位を開始した直後の時刻ｔ１２で、ピストン１３の動作補助を開始する。制御装置６０は、加速指示部８の操作量が、限度操作量Ｌｐを超えるのを待つことなく、ピストン１３の動作補助を開始する。また、制御装置６０は、加速指示部８の増大した操作量が継続するのを待つことなく、ピストン１３の動作補助を開始する。

制御装置６０は、加速指示部８の操作量の増加の速度に応じて、ピストン１３の動作補助を迅速に開始する。図８に示す例では、永久磁石式モータ２０が、圧縮行程よりも前の時刻ｔ１２で、クランクシャフト１５を介したピストン１３の動作の補助を開始する。このため、圧縮行程が到来する前に、クランクシャフト１５が加速する。従って、ピストン１３及びクランクシャフト１５には、圧縮行程が到来する時点で、永久磁石式モータ２０の補助による運動エネルギーが蓄積されている。また、ピストン１３は、圧縮行程の期間も、永久磁石式モータ２０による動作補助を受ける。このため、ピストン１３は、前回の燃焼による力とともに、永久磁石式モータ２０による動作補助によって、圧縮反力を乗越す。ピストン１３は、永久磁石式モータ２０による動作補助を受けない場合と比べて高速に、増大した混合気を圧縮する。

上記実施形態に用いられた用語及び表現は、説明のために用いられたものであって限定的に解釈するために用いられたものではない。ここに示されかつ述べられた特徴事項の如何なる均等物をも排除するものではなく、本発明のクレームされた範囲内における各種変形をも許容するものであると認識されなければならない。本発明は、多くの異なった形態で具現化され得るものである。この開示は本発明の原理の実施形態を提供するものと見なされるべきである。それらの実施形態は、本発明をここに記載しかつ／又は図示した好ましい実施形態に限定することを意図するものではないという了解のもとで、実施形態がここに記載されている。ここに記載した実施形態に限定されるものではない。本発明は、この開示に基づいて当業者によって認識され得る、均等な要素、修正、削除、組み合わせ、改良及び／又は変更を含むあらゆる実施形態をも包含する。
クレームの限定事項はそのクレームで用いられた用語に基づいて広く解釈されるべきであり、本明細書あるいは本願のプロセキューション中に記載された実施形態に限定されるべきではない。本発明は、クレームで用いられた用語に基づいて広く解釈されるべきである。

１ 鞍乗型車両
３ｂ 車輪（駆動輪）
４ バッテリ
８ 加速指示部
１０ 単気筒エンジン
１３ ピストン
１５ クランクシャフト
２０ 永久磁石式モータ
３０ ロータ
４０ ステータ
６０ 制御装置
６１ インバータ
６１１〜６１６ スイッチング部

Claims (6)

1. 鞍乗型車両であって、
   前記鞍乗型車両は、
   シリンダ内に設けられ、空気と燃料の混合気の燃焼によって往復動するピストン及び前記ピストンの往復動に連動して回転するように設けられたクランクシャフトを有する単気筒エンジンと、
   前記クランクシャフトを介して前記単気筒エンジンから出力される回転力を受け前記鞍乗型車両を駆動する駆動輪と、
   操作に応じて前記鞍乗型車両の加速を指示する加速指示部と、
   前記単気筒エンジンに繋がる吸気通路に設けられ、前記加速指示部の操作量に基づく開度で開くことによって、開度に応じた量の前記空気を前記単気筒エンジンに供給するスロットル弁と、
   前記クランクシャフトの回転に応じて回転するように前記クランクシャフトと直接的又は間接的に接続されたロータと前記ロータに設けられた永久磁石とを有する永久磁石式モータと、
   バッテリと、
   前記バッテリと前記永久磁石式モータとの間を流れる電流を制御する複数のスイッチング部を備えたインバータと、
   前記スロットル弁が全開ではなく且つ前記混合気の燃焼により前記ピストンが往復動している状況下で、前記加速指示部の操作量の大きさに関する条件及び前記加速指示部の操作量の増加の速度に関する条件の内の少なくとも１つの条件が満たされるように前記加速指示部の操作量が増加したことを契機として、前記永久磁石式モータが前記クランクシャフトを介して前記ピストンに対し力を付与することにより前記単気筒エンジンの燃焼による力とともに前記ピストンを往復動させるピストン動作補助が行われるように前記複数のスイッチング部を制御する制御装置とを備える。
2. 請求項１記載の鞍乗型車両であって、
   前記制御装置は、前記加速指示部の操作量が増加した状態の継続時間に拘わらず、前記少なくとも１つの条件が満たされるように前記加速指示部の操作量が増加したことを契機として、前記ピストン動作補助が行われるように前記複数のスイッチング部を制御する。
3. 請求項１記載の鞍乗型車両であって、
   前記スロットル弁の開度を検出するスロットルポジションセンサを備え、
   前記制御装置は、前記スロットルポジションセンサの検出結果に基づいて、前記加速指示部の操作量の増加の速度及び前記加速指示部の操作量について判別し、前記加速指示部の操作量の大きさに関する条件及び前記加速指示部の操作量の増加の速度に関する条件の内の少なくとも１つの条件が満たされるように前記加速指示部の操作量が増加したことを契機として、前記ピストン動作補助が行われるよう前記複数のスイッチング部を制御する。
4. 請求項１から３いずれか１項に記載の鞍乗型車両であって、
   前記クランクシャフトの回転力を前記駆動輪に伝達する状態と伝達を遮断する状態とを前記クランクシャフトの回転速度に応じて切り換えるクラッチをさらに備え、
   前記制御装置は、前記クラッチにより回転力の伝達が遮断される期間の少なくとも一部において、前記加速指示部の操作量の大きさに関する条件及び前記加速指示部の操作量の増加の速度に関する条件の内の少なくとも１つの条件が満たされるように前記加速指示部の操作量が増加したことを契機として、前記ピストン動作補助が行われるよう前記スイッチング部を制御する。
5. 請求項１から４いずれか１項に記載の鞍乗型車両であって、
   前記制御装置は、前記クランクシャフトの回転速度が前記単気筒エンジンにおけるアイドリング回転速度以下である場合に、前記加速指示部の操作量の大きさに関する条件及び前記加速指示部の操作量の増加の速度に関する条件の内の少なくとも１つの条件が満たされるように前記加速指示部の操作量が増加したことを契機として、前記ピストン動作補助が行われるよう前記複数のスイッチング部を制御する。
6. 請求項１から５いずれか１項に記載の鞍乗型車両であって、
   前記スロットル弁は、前記加速指示部とケーブルを介して機械的に連結されたメカニカルスロットル弁であり、
   前記制御装置は、前記メカニカルスロットル弁と機械的に連結された前記加速指示部の操作量の大きさに関する条件及び前記加速指示部の操作量の増加の速度に関する条件の内の少なくとも１つの条件が満たされるように前記加速指示部の操作量が増加したことを契機として、前記ピストン動作補助が行われるよう前記複数のスイッチング部を制御する。

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