JP2019105169A - 二輪車用パワーユニットのエンジン始動装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】故障状態を的確に報知可能な二輪車用パワーユニットのエンジン始動装置及びその制御方法を提供する。【解決手段】ブレーキスイッチ２２からのブレーキ信号が継続する間のみスタータモータ２０の駆動を継続し、スタータモータ２０が駆動されないときその原因がエンジン始動装置１７の故障によるものか操作ミスによるものかを、ブレーキスイッチ２２のブレーキ信号及びエンジン回転状態検知装置２３のエンジン回転信号に基づいて判別する故障判別手段を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、典型的にはニュートラル位置を持たないベルト式無段変速機と自動遠心クラッチとを有する二輪車用パワーユニットのエンジン始動装置及びその制御方法に関するものである。

従来、例えば特許文献１にはブレーキレバーが制動姿勢にあるときに、スタータモータへの通電回路を閉路するスイッチが設けられた始動安全装置が記載される。
近年、スタータスイッチをエンジンが始動するまで継続して操作し続けなくとも、スタータスイッチの１回の入力で始動可能な始動装置（所謂、プッシュスタートシステム）が開発され、自動二輪車でも一部の機種でかかる始動装置が採用されるようになった。
この始動装置（プッシュスタートシステム）では、ＥＣＭがスタータスイッチの入力信号によって、スタータモータの起動停止を制御するように構成される。

特開昭５９−１１９８３号公報

上述のような従来例において、ブレーキレバーが制動姿勢にあるときに閉路するブレーキスイッチを、スタータモータと直列に配設した構造では、スタータスイッチを操作したときにブレーキスイッチが閉路されていれば、スタート信号がＥＣＭに入力される。このようにスタート信号が一度入力されたＥＣＭは、ブレーキレバーが制動姿勢でなくなってからでもスタータモータの駆動を継続するため、急なエンジン回転上昇による不意な飛び出しを防ぐことが困難になる。

また、スタータが操作されたのにスタータモータが作動しなかった場合、ブレーキレバーが制動姿勢にないために、スタータモータが駆動しないのか、あるいはシステムの故障によるものなのかの判断ができない。つまり使用者に対して、スタータモータが作動しない原因を告知することができない等の問題がある。

本発明はかかる実情に鑑み、故障状態を的確に報知可能な二輪車用パワーユニットのエンジン始動装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

本発明の二輪車用パワーユニットのエンジン始動装置は、ニュートラル位置を持たないベルト式無段変速機と自動遠心クラッチとを有する二輪車用パワーユニットのエンジン始動装置であって、前記エンジン始動装置はスタートスイッチの信号入力でスタータモータを駆動させて自動的に前記パワーユニットのエンジンが始動されるプッシュスタートシステムを備え、前記プッシュスタートシステムは、前記スタートスイッチと、ブレーキ操作装置が制動姿勢にあることを検知するブレーキスイッチと、前記エンジンの回転状態を検知するエンジン回転状態検知装置とからの信号に基づいてエンジン制御装置によって制御され、前記ブレーキスイッチからのブレーキ信号が継続する間のみ前記スタータモータの駆動を継続し、前記スタータモータが駆動されないときその原因が前記エンジン始動装置の故障によるものか操作ミスによるものかを、前記ブレーキスイッチのブレーキ信号及び前記エンジン回転状態検知装置のエンジン回転信号に基づいて判別する故障判別手段を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、エンジン始動装置のスタータモータが駆動されないとき、始動装置の故障によるものか、操作ミスによるものかを判別して、ライダーに直ちに告知して改善させることができる。

本発明の適用例としての自動二輪車の左側面図である。 本発明の実施例に係るエンジンのエンジン始動装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施例に係るエンジン始動装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例に係るエンジンのエンジン始動装置の変形例における構成例を示すブロック図である。 本発明の実施例に係るエンジン始動装置の変形例における動作を示すフローチャートである。

以下、図面に基づき、本発明による二輪車用パワーユニットのエンジン始動装置及びその制御方法における好適な実施の形態を説明する。
本発明の一実施の形態に係る二輪車用パワーユニットのエンジン始動装置は、ニュートラル位置を持たないベルト式無段変速機と自動遠心クラッチとを有する二輪車用パワーユニットのエンジン始動装置であって、前記エンジン始動装置はスタートスイッチの信号入力でスタータモータを駆動させて自動的に前記パワーユニットのエンジンが始動されるプッシュスタートシステムを備え、前記プッシュスタートシステムは、前記スタートスイッチと、ブレーキ操作装置が制動姿勢にあることを検知するブレーキスイッチと、前記エンジンの回転状態を検知するエンジン回転状態検知装置とからの信号に基づいてエンジン制御装置によって制御され、前記ブレーキスイッチからのブレーキ信号が継続する間のみ前記スタータモータの駆動を継続し、前記スタータモータが駆動されないときその原因が前記エンジン始動装置の故障によるものか操作ミスによるものかを、前記ブレーキスイッチのブレーキ信号及び前記エンジン回転状態検知装置のエンジン回転信号に基づいて判別する故障判別手段を備える。

本発明の二輪車用パワーユニットのエンジン始動装置及びその制御方法において、エンジン始動装置のスタータモータが駆動されないとき、始動装置の故障によるものか、操作ミスによるものかを判別して、ライダーに直ちに告知して改善させることができる。

図１は、本発明に係る自動二輪車の側面図である。先ず、図１を用いて、自動二輪車の全体構成について説明する。先ず図１を用いて自動二輪車１００全体の概略構成を説明する。なお、以下の説明で用いる図において必要に応じて、自動二輪車１００に乗車したライダーが車両前方を見る方向を前方とし、その逆方向を後方とする。また、ライダーの右側を右方、左側を左方とし、これらの方向をそれぞれ必要に応じて適宜、矢印により示す。

車両１００は、鋼製あるいはアルミニウム合金製でなる複数の車体フレーム構成部材により車体骨格が形成され、車体フレームに対する各種部品の艤装を経て構成される。詳細図示を省略するが、車体フレームの一部であるダウンチューブは、その前端がステアリングヘッドパイプに結合しており、ステアリングヘッドパイプから略下方向に向けて延出し、その下端部付近でアンダーフレーム１０１と接続する。このアンダーフレーム１０１は略後方に延出する。アンダーフレーム１０１の後部側には、車体フレームの一部として左右一対で構成されるリヤフレーム１０２が結合し、その一対のそれぞれが概して後上方に傾斜して延出する。

また、ステアリングヘッドパイプは、フロントフォーク１０３を左右方向に回動可能に支持し、フロントフォーク１０３の上方にはハンドルバー１０４が固定されると共に、下端側には前輪１０５が回転可能に支持される。前輪１０５には、これと一体回転するブレーキディスク１０６が装備される。

更に、アンダーフレーム１０１の後端には、エンジン１１を含むパワーユニット１０を支持するためのブラケットが付設形成され、このブラケットに設けたステー１０７を介して、スイング軸１０８のまわりに上下方向に揺動可能にスイング式パワーユニット１０が支持される。なお、パワーユニット１０は、エンジン１１の後述するシリンダアセンブリや、クランクケース及びベルト／プーリを用いてなる無段変速機を内包する動力伝動装置をユニット化したものであり、その車両前方側にてステー１０７に揺動可能に連結し、車両後方側にて動力伝動装置により後輪１０９を駆動する。後輪１０９の車軸側とリヤフレーム１０２との間はショックアブソーバ１１０によって連結され、パワーユニット１０全体としてスイングアームとして機能する。

また、図１に示されるようにパワーユニット１０の上方には、ライダーが着座するためのシート１１１が設置され、アンダーフレーム１０１の上方にはシート１１１に着座したライダーが足を載せるステップボード１１２が、ステップフレームに支持される。なお、ステップボード１１２は車両外観を構成するレッグフレームカバー１１３と一体的に形成される。また、パワーユニット１０とシート１１１との間には、シート１１１により開閉される物品等の収納スペースとして構成されたラゲッジボックスを有している。

車両外観としては、各種車体カバーが車体フレーム等の適所に支持されて被着される。フロントレッグシールド１１４は車両前面側を覆うと共にウィンカ等が実装され、上述のステップボード１１２と一体的に連なる。リヤフレームカバー１１５はシート１１１の下方乃至車両後方側を覆うと共に、ウィンカやブレーキランプが実装される。前輪１０５及び後輪１０９の上方はそれぞれフロントフェンダ１１６及びリヤフェンダ１１７によって覆われる。

次に、パワーユニット１０の基本構成において空冷式４サイクル単気筒エンジン１１を有し、このエンジン１１は例えばＳＯＨＣエンジンとする。エンジン１１は、左右方向に水平配置されるクランクシャフト１２を回転自在に支持・収容するクランクケースと、クランクケースに対して前方に順次シリンダ、シリンダヘッド及びシリンダヘッドカバーが結合し、そのシリンダ軸線が略水平方向に設定される。この場合、シリンダヘッド側が適度に高くなるようにシリンダのシリンダ軸線はかなり前傾して、即ち略水平に近いかたちで傾斜する。

パワーユニット１０は更に、エンジン１１のクランクケースと一体的に結合する動力伝動装置１３を含み、この動力伝動装置１３としてベルト及びプーリ等を用いてなる無段変速機を有する。例えばクランクケースは左右２つ割りに分割構成されてよく、左側のクランクケースが動力伝動装置１３のケーシング１４と結合する。ケーシング１４内にはベルト及びプーリ等を含んでなり、ニュートラル位置を持たないベルト式無段変速機とエンジンの回転上昇によって接続する自動遠心クラッチとが配置構成され、クランクシャフト１２と後輪１０９の車軸１０９Ａとが動力伝動装置１３によって連結される。

クランクシャフト１２と同軸に結合するドライブシャフト１５及びドリブンシャフト１６にはそれぞれ、駆動側Ｖプーリ及び従動側Ｖプーリが軸着し、これらのＶプーリにＶベルトが掛けわたされる。駆動側Ｖプーリに対するＶベルトの巻き掛け径はドライブシャフト１５の回転数に応じて変化し、これに対応して従動側Ｖプーリに対するＶベルトの巻き掛け径も変化するようになっている。ドリブンシャフト１６はギヤトレインを介して後輪１０９の車軸１０９Ａと連結される。エンジン１１の回転数に応じて駆動側Ｖプーリ及び従動側Ｖプーリに対するＶベルトの巻き掛け径も変化し、変速比が変化する。更に、エンジン１１の回転数が上がり、従動側Ｖプーリの回転数が上昇してクラッチミート回転数以上になると、自動遠心クラッチを介してドルブンシャフト１６に回転が伝達され、後輪１０９が駆動される。

図２は、パワーユニット１０におけるエンジン１１のエンジン始動装置１７の構成例を示すブロック図である。エンジン始動装置１７はエンジン制御装置１８（Engine Control Unit）によって制御され、スタートスイッチ１９の信号入力でスタータリレー２１を介して、スタータモータ２０を駆動させて自動的にパワーユニット１０のエンジン１１が始動されるプッシュスタートシステムを備える。このプッシュスタートシステムでは、スタートスイッチ１９と、ブレーキ操作装置が制動姿勢にあることを検知するブレーキスイッチ２２と、エンジンの回転状態、典型的にはエンジン回転数を検知するエンジン回転状態検知装置とからの信号に基づいてエンジン制御装置によって制御される。エンジン１１にはクランクシャフト１２の回転数、即ちエンジン回転数を検出するエンジン回転センサ２３が設けられ、エンジン回転状態検知装置が構成される。エンジン制御装置１８は、スイッチ及びセンサ類からの入力信号を計算・処理するＣＰＵ２４を含み、また、エンジン始動装置１７の作動電源としてのバッテリ２５を備えている。

次に、パワーユニット１０のエンジン始動装置１７の動作について説明する。図３は、エンジン始動装置１７の動作を示すフローチャートである。図２も参照しつつ、エンジン始動装置１７の動作において、ステップＳ１でスタートスイッチ１９が操作されてスタータ信号がＯＮされると、ステップＳ２でブレーキスイッチ２２の信号の有無によりブレーキが制動状態にあることを判定し、ブレーキ信号が制動状態であるときはステップＳ３に進んで、スタータリレー２１をＯＮしてスタータモータ２０の駆動を開始する。

一方、ブレーキスイッチ２２の信号が制動状態でない場合、ステップＳ４に進んで、ブレーキ操作を促す表示を行って制御を終了する。即ち、ブレーキ操作装置が制動状態にないことを報知する報知手段を備える。なお、ハンドルバー１０４の中央部付近にはライダーが視認できる位置に、車速を表示するスピードメータ等を含む各種情報に関するインジケータが搭載され、このインジケータの一部に又は別個に設けた報知手段にてブレーキ操作を促す表示を行うようにすることができる。

ステップＳ３でスタータリレー２１がＯＮしてスタータモータ２０の駆動が可能になると、同時にステップＳ５でタイマーがスタートし、スタータモータ２０の駆動時間の計測を開始してステップＳ６に進む。
ステップＳ６ではブレーキスイッチ２２の信号が制動状態にあることを判定して、制動状態であればスタータモータ２０の駆動を継続してステップＳ７に進む。制動状態にないときはステップＳ８に進んでブレーキの操作を促す表示を行い、ステップＳ１０に進んでスタータリレー２１をＯＦＦする。そしてスタータモータ２０の駆動を停止させた後、ステップＳ１１でタイマーをリセットして制御を終了する。エンジン始動直後の不意な飛び出し発進を防止する。

ステップＳ7ではエンジン１１の回転状態を判定し、エンジン１１の回転があればステップＳ９に進む。エンジン１１の回転がない場合にはステップＳ１１に進んでエンジンスタートシステム、即ちエンジン始動装置１７（スタータリレー２１、スタータモータ２０）が故障しているものと判定して故障の表示を表示手段に表示する。即ち、エンジン始動装置１７が故障していることを報知する故障報知手段を備える。なお、故障報知手段は、前述のインジケータに設けることができる。

ステップＳ９ではエンジン１１の完爆（始動）の有無を判定し、エンジン１１が完爆状態にあればステップＳ１０に進んでスタータリレー２１をＯＦＦした後にステップＳ１２でタイマーをリセットして制御を終了する。一方、エンジン１１が完爆状態にないときはステップＳ１３に進む。これは、不要なスタータモータ２０の駆動とそれによるバッテリ２５の消耗を抑制するためである。

ステップＳ１３ではスタータモータ２０の駆動時間を判定し、駆動時間が所定時間以内ならばステップＳ６に戻って制御を継続する。駆動時間が所定時間を越していたらステップＳ１０に進んでスタータリレー２１をＯＦＦした後、タイマーをリセットして制御を終了する。これにより、バッテリ２５の過剰な消費とスタータモータ２０の消耗を防止することが可能になる。

上記の場合、ステップＳ７のエンジン１１の回転の有無とステップＳ９のエンジン１１の完爆の有無はエンジン１１の単位時間当たりの回転数（ｒｐｍ）によって判定するか、吸気管内の負圧の大きさと変動の有無によって判定する。
エンジン回転数によって判定する場合は、始動クランキング中の回転数よりも完爆後の回転数が高くなるので、ステップＳ７及びステップＳ９の判定基準は次のようになる。
ステップＳ９に係る回転数＞ステップＳ７に係る回転数＞０

また、吸気管内の負圧の大きさによってエンジン１１の回転状態を判定する場合には、エンジン始動装置１７は図４のようにエンジン制御装置１８に接続される吸気圧センサ２６（エンジン回転状態検知装置）を備える。この場合、吸気管内の負圧と大気圧との差圧により判定され、この吸気管の負圧もエンジン回転数が高くなると大きくなるので、スロットルバルブの開度によって大きく変動することに留意する。
なお、始動操作はスロットルバルブが最小開度の状態で実施するのが一般的なので、スロットル開度を判断条件に加え、スロットル開度が最小開度でないときは故障判定をしないようにしてもよい。

更に、バッテリ２５の自己放電による消耗でスタータモータ２０を駆動できない場合を考慮して、図５のようにステップＳ２及びステップＳ３のステップ間にステップＳ１４を設け、バッテリ２５がスタータモータ２０を駆動して始動可能な容量を有しているかを判定する。このバッテリ容量判定ステップではバッテリ２５の電圧Ｖが所定の基準電圧Ｖ_Lに達していないと判定したら、ステップＳ１５にてバッテリ容量が不足していることを表示し、始動制御を終了する。なお、スタータリレー２１がＯＮされる前にバッテリ容量判定を行うのは、スタータリレー２１をＯＮしてスタータモータ２０が駆動されると、瞬間的なバッテリ２５の電圧低下によりエンジン制御装置１８がリセットされ、原因不明のまま始動制御が中止されるのを防止するためである。

以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
上記実施形態におけるライダーにブレーキ操作を促す報知手段等の報知方法としては、ライダーに対して視覚的あるいは音声的又はそれら双方で報知することができる。

１０ パワーユニット、１１ エンジン、１２ クランクシャフト、１３ 動力伝動装置、１４ ケーシング、１５ ドライブシャフト、１６ ドリブンシャフト、１７ エンジン始動装置、１８ エンジン制御装置、１９ スタートスイッチ、２０ スタータモータ、２１ スタータリレー、２２ ブレーキスイッチ、２３ エンジン回転センサ、２４ ＣＰＵ、２５ バッテリ、１００ 自動二輪車。

Claims (7)

1. ニュートラル位置を持たないベルト式無段変速機と自動遠心クラッチとを有する二輪車用パワーユニットのエンジン始動装置であって、
   前記エンジン始動装置はスタートスイッチの信号入力でスタータモータを駆動させて自動的に前記パワーユニットのエンジンが始動されるプッシュスタートシステムを備え、
   前記プッシュスタートシステムは、前記スタートスイッチと、ブレーキ操作装置が制動姿勢にあることを検知するブレーキスイッチと、前記エンジンの回転状態を検知するエンジン回転状態検知装置とからの信号に基づいてエンジン制御装置によって制御され、
   前記ブレーキスイッチからのブレーキ信号が継続する間のみ前記スタータモータの駆動を継続し、
   前記スタータモータが駆動されないときその原因が前記エンジン始動装置の故障によるものか操作ミスによるものかを、前記ブレーキスイッチのブレーキ信号及び前記エンジン回転状態検知装置のエンジン回転信号に基づいて判別する故障判別手段を備えたことを特徴とする二輪車用パワーユニットのエンジン始動装置。
2. 前記ブレーキ操作装置が制動状態にない場合に始動操作をしたときに前記ブレーキ操作装置が制動状態にないことを報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の二輪車用パワーユニットのエンジン始動装置。
3. 前記スタータモータの不作動が前記エンジン始動装置の故障と判断されたとき、該エンジン始動装置が故障していることを報知する故障報知手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の二輪車用パワーユニットのエンジン始動装置。
4. ニュートラル位置を持たないベルト式無段変速機と自動遠心クラッチとを有する二輪車用パワーユニットのエンジン始動装置の制御方法であって、
   スタートスイッチのＯＮの後にスタータリレーのＯＮの可否を判定し、前記スタータリレーのＯＮが許可された場合にはスタータモータによるエンジンの回転の有無から前記エンジン始動装置の故障の有無を判定することを特徴とする二輪車用パワーユニットのエンジン始動装置の制御方法。
5. ブレーキ装置が制動状態にないと判定された場合、該ブレーキ装置を制動状態に操作するように操作を促す表示をさせ、前記スタータリレーがＯＦＦのまま制御を終了することを特徴とする請求項４に記載の二輪車用パワーユニットのエンジン始動装置の制御方法。
6. 前記スタータリレーがＯＮされた後に前記ブレーキ装置の制動状態が継続中であるか否かを判定し、前記ブレーキ装置が制動状態にないと判定された場合、前記ブレーキ装置を制動状態に操作するように操作を促す表示をさせると同時に、前記スタータリレーをＯＦＦにすることを特徴とする請求項４に記載の二輪車用パワーユニットのエンジン始動装置の制御方法。
7. 前記スタータリレーのＯＮが許可された状態で前記エンジンの回転がない場合、前記エンジン始動装置に故障が発生したと判定し、その故障の発生を表示させると同時に、前記スタータリレーをＯＦＦにすることを特徴とする請求項４に記載の二輪車用パワーユニットのエンジン始動装置の制御方法。

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