JP4208804B2 - 傾斜センサを備えた車両におけるエンジン制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、傾斜センサを備えた車両におけるエンジン制御装置に関する。

燃料噴射装置を有する自動二輪車等では、車両の傾斜を検知する傾斜センサを備え、車両の傾斜角度が所定角度以上に至った場合に、エンジンを停止させる機能を備えたものが提案されている。この種の車両においては、バッテリーと、燃料噴射装置及びイグニッションコイル（エンジン駆動部）との間にキルリレーを配置するとともに、バッテリーと燃料ポンプとの間に燃料ポンプリレーを配置し、これらリレーを、傾斜センサの傾斜信号によって動作させるものがある（例えば、特許文献１）。
特開平８−１３５４９１号公報

しかし、従来の構成では、エンジン駆動部への電力供給を遮断するキルリレーと、燃料ポンプへの電力供給を遮断する燃料ポンプリレーとが必要なため、部品点数が増え、かかるリレースイッチを配置するスペースを確保する必要があった。そのため、このような構成を、例えばオフロード車両等の小型車両に適用したとすると、既存のレイアウトスペースを有効利用することが困難になる可能性がある。

そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、電気部品等の部品点数を削減し、配置スペースの有効利用を図ることができる傾斜センサを備えた車両におけるエンジン制御装置を提供することにある。

上述した課題を解決するため、第１発明は、バッテリが搭載されていないバッテリレス車両であって、車体に支持されたエンジンを駆動する燃料噴射装置及び点火装置と、燃料噴射装置及び点火装置を制御する制御部と、この制御部に直接接続され、前記車体の傾斜を検知して傾斜信号を出力する傾斜センサと、前記エンジンの回転により発電を行う発電機を含む電力供給手段と、前記電力供給手段の出力線に直接接続され、燃料噴射装置に燃料を供給する燃料ポンプとを備え、前記電力供給手段の出力線に、燃料噴射装置、点火装置、制御部及び傾斜センサが直接接続され、前記制御部は、前記傾斜センサから所定の傾斜信号が入力された場合に、燃料噴射装置及び点火装置に対する制御信号を停止する機能を備えたことを特徴とする。
また、第２発明は、上記第１発明の構成において、前記発電機はキックにより始動可能であることを特徴とする。

本発明は、エンジン駆動部を制御する制御部と、この制御部に直接接続される傾斜センサとを備え、この制御部が、傾斜センサから所定の傾斜信号が入力された場合にエンジン駆動部の駆動を停止するので、車体傾斜時にエンジン駆動部の駆動を停止可能としつつ、エンジン駆動部への電力供給を遮断するキルリレーを不要にして部品点数を低減することができる。この部品点数の低減により、小型車両であっても既存のレイアウトスペースに各電気部品を効率よく配置することが可能になり、配置スペースの有効利用を図ることができる。また、電力供給手段を備え、この電力供給手段の出力線に対してエンジン駆動部、制御部及び傾斜センサを直接接続するので、電力供給手段を備えた車両の傾斜時にエンジン駆動部の駆動を停止可能としつつ、上記キルリレーを不要にして部品点数を低減し、車両の配置スペースの有効利用を図ることができる。

また、電力供給手段がエンジンの回転により発電を行う発電機を含むので、いわゆるバッテリレス車にも適用することができる。さらに、エンジン駆動部が燃料噴射装置及び点火装置であるため、燃料噴射式のエンジンを備えた車両の傾斜時にエンジン駆動部の駆動を停止可能としつつ、上記キルリレーを不要にして部品点数を低減でき、車両の配置スペースの有効利用を図ることができる。また、燃料噴射装置に対して燃料を供給する燃料ポンプを備え、この燃料ポンプを電力供給手段の出力線に直接接続したので、上記キルリレーに加えて、燃料ポンプへの電力供給を遮断する燃料ポンプリレーを不要にでき、部品点数をさらに低減することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、荒地走行（オフロード）用の自動二輪車（トライアル車両）を示す図である。この自動二輪車は、車体フレーム１を備え、この車体フレーム１は前端部に配置されたヘッドパイプ２と、このヘッドパイプ２から車体後方に指向し、車体の幅方向に間隔をあけて後下がりに傾斜して延びる一対のメインフレーム３と、このメインフレーム３の下方に当該メインフレーム３よりも大きい角度で、同じく車体の幅方向に間隔をあけて後下がりに傾斜して延びる一対のダウンチューブ４と、これらメインフレーム３及びダウンチューブ４を連結する連結部５とを備えて構成されている。

ヘッドパイプ２には、前輪６を支持するフロントフォーク７が操向可能に連結されるとともに、メインフレーム３の下端部には、後輪９を支持するリアフォーク１０が上下揺動可能に連結される。このリアフォーク１０には、リアクッション１１の下端部１１Ａが連結され、このリアクッション１１の上端部１１Ｂは、メインフレーム３に固定されたリアクッションマウント８に連結されている。

メインフレーム３の上半部の間には、燃料タンク３９が載置され、この燃料タンク３９には、燃料ポンプ５０が取り付けられている。また、この燃料タンク３９に連続して、メインフレーム３の下半部の上部には、車体前後方向の中央部４０Ａを低くする車体カバー４０が配置されている。

メインフレーム３とダウンチューブ４の間には、図２に示すように、複数のブラケットを介して単気筒の４サイクルエンジン１３が、車体フレーム１の傾斜部分（メインフレーム３）に近接するように取り付けられており、このエンジン１３は、その下面がエンジンガード１４で覆われている。このエンジン１３の動力は、チエーン伝動装置１５を介して、後輪９に伝達される。上記エンジン１３は、シリンダブロック１６とシリンダ１７とシリンダヘッド１８とを備え、このシリンダヘッド１８の前側には排気管１９が接続されており、この排気管１９は、エンジン１３の左側を通って車体の後方へ延び、マフラ１９Ａに連結されている。

図２はエンジン１３の断面図である。シリンダ１７には、ピストン２０が摺動自在に設けられ、このピストン２０は、コンロッド２３を介してクランク軸２１に連結され、このクランク軸２１はクランクケース２２に軸支されている。
シリンダヘッド１８には、吸気通路２７Ａと排気通路２７Ｂとが設けられ、夫々の通路には、吸気弁２８Ａと排気弁２８Ｂとが設けられ、これら弁体は、シリンダ１７に連通する吸気ポート２７Ａ１と、排気ポート２７Ｂ１とを開閉自在に構成されている。上記吸気弁２８Ａは、ロッカーアーム２９Ａを介してカム３０Ａのカムプロフィルに従い上下動して、吸気ポート２７Ａ１を開閉自在であり、排気弁２８Ｂは、ロッカーアーム２９Ｂを介してカム３０Ｂのカムプロフィルに従い上下動して、排気ポート２７Ｂ１を開閉自在である。これらカム３０Ａ，３０Ｂは、カム軸３０Ｃに設けられ、このカム軸３０Ｃは、クランク軸２１にチェーン伝動機構（図示せず）を介して連結され、クランク軸２１の回転に応じて回転し、適宜のタイミングで吸排気ポートを開放する。

シリンダヘッド１８の後側には、シリンダ１７の軸線Ｌにほぼ直交してスロットルボティ２４が連結され、このスロットルボティ２４には、図示を省略したエアクリーナを介して、清浄化された燃焼用空気が供給されている。
スロットルボティ２４は、アイドリング調整スクリュー２５とスロットルバルブ２６とを備え、アイドリング調整時に、例えば、スクリュー２５を右に回すと、スロットルバルブ２６の開度が開き、供給される空気の量が多くなってエンジン回転数が上昇し、スクリュー２５を左に回すと、スロットルバルブ２６の開度が閉じ、空気の量が少なくなってエンジン回転数が下降する。

スロットルバルブ２６の下流には、シリンダヘッド１８の吸気通路２７Ａが位置し、この吸気通路２７Ａには、インジェクタ（燃料噴射装置）３１が臨んでいる。
このインジェクタ３１は、シリンダヘッド１８に直付けされ、インジェクタ３１の軸線Ｌ１がスロットルボティ２４の軸線Ｌ２に対し、所定角度（鋭角）θを持って取り付けられている。また、このインジェクタ３１は、自動二輪車の車体の高さ方向において、そのボディ３１Ａ（図１）をほぼ完全にメインフレーム３にオーバーラップさせるように配置され、しかも、その一部のキャップ部３１Ｂ（図１）をメインフレーム３の上方に突出させ、車体カバー４０の裏面に接近させた状態で配置されている。
さらに、このインジェクタ３１は、燃料チューブの接続口３１Ｃを備え、この接続口３１Ｃには、燃料タンク３９に取り付けられた燃料ポンプ５０（図１参照）が接続され、この燃料ポンプ５０を介して燃料が供給される。

スロットルボティ２４には、電子制御装置（Electric Control Unit：以下、ＥＣＵという）１００が取り付けられ、このＥＣＵ１００には、車体の左右方向の傾斜角度を検出する傾斜センサ１２０（図４）が内蔵されている。この傾斜センサ１２０としては、例えば、図示は省略したが、ケース内に、スイング自在に吊り下げたウェイトと、車体の左右方向の傾斜角度が所定角度に達した場合のウェイトの位置を検出する検出スイッチとを備えた角度センサ等が採用される。
そして、この傾斜センサ１２０は、後述の配線Ｌ３０（図４）を介して、ＥＣＵ１００の制御基板（以下、単にＥＣＵ１００と表記する。）に接続され、配線Ｌ３０を介して、傾斜信号ＳＫをＥＣＵ１００に出力する。

クランクケース２２には、図２及び図３に示すように、クランク軸２１の他に、メイン軸３３と、カウンター軸３４と、シフトドラム３５と、シフトスピンドル３６と、シフトフォーク３７とが支持され、これらによって、常時噛み合い式の歯車変速装置が構成されている。ここで、クランク軸２１の回転力は、図５に示す摩擦式の多板クラッチ１０１を介して、メイン軸３３に伝動され、或いは切断される。
このクランク軸２１は、ローラーベアリング１１４と、ラジアルボールベアリング１１５とで両持ち支持されている。

多板クラッチ１０１は、メイン軸３３と同軸心に配置され、クラッチディスク１０２Ａを有するクラッチアウター１０２と、クラッチプレート１０３Ａを有するクラッチセンター１０３と、クラッチディスク１０２Ａにクラッチプレート１０３Ａを押し付けてクラッチ接続を行うための軸方向に移動可能なプレッシャープレート１０４と、このプレッシャープレート１０４をクラッチ接続方向に付勢する複数のクラッチスプリング１０５と、上記プレッシャープレート１０４をクラッチ接続解除方向に移動させるクラッチ解除機構１０６とを備えて構成される。

このクラッチ解除機構１０６は、レリーズシリンダ１０７を備え、このレリーズシリンダ１０７内のオイル充填された空間部１０７Ａは、クラッチレバー（図示せず）に接続されたオイルシリンダに接続されている。なお、１１０はキック軸であり、１１１はカムチェーン、１１２はカムシャフト、１１３はロッカーシャフトである。

上記クランク軸２１の多板クラッチ１０１側の軸端には歯車１０８が固定され、この歯車１０８には多板クラッチ１０１のクラッチアウター１０２に固定された歯車１０９が噛み合う。従って、クランク軸２１が回転すると、常時、歯車１０８，１０９を介してクラッチアウター１０２が回転する。

クラッチ接続時には、レリーズシリンダ１０７の空間部１０７Ａに充填されたオイル圧によって、プレッシャープレート１０４が図中で左方向に押圧され、クラッチスプリング１０５の付勢力によって、クラッチセンター１０３が図中で左方向に押圧され、これによって、クラッチディスク１０２Ａにクラッチプレート１０３Ａが押し付けられる。この状態では、上述した歯車１０８，１０９を介して、クラッチアウター１０２に伝えられているクランク軸２１の回転力が、さらに、クラッチディスク１０２Ａ及びクラッチプレート１０３Ａを介してクラッチセンター１０３に伝えられ、このクラッチセンター１０３を介してメイン軸３３に伝動される。

クラッチ接続解除時には、クラッチレバー（図示せず）の操作によって、空間部１０７Ａに充填されたオイルが、クラッチレバーに接続されたオイルシリンダ側に逃げる。これにより、プレッシャープレート１０４が図中で右方向に移動し、クラッチスプリング１０５の付勢力が弱まり、クラッチディスク１０２Ａ及びクラッチプレート１０３Ａの圧接状態が解除される。これが解除されると、クラッチセンター１０３が空回りし、メイン軸３３への動力伝達が断たれる。

上記クランク軸２１からメイン軸３３に伝達された回転力は、上記歯車変速装置を介して、例えば１速、２速又は３速のように変速されて、カウンター軸３４に伝達され、このカウンター軸３４に歯車を介して連結された出力軸（図示せず）に伝達され、エンジン１３の動力として、当該出力軸からチエーン伝動装置１５を介して後輪９に伝達される。

例えば１速、２速又は３速のように変速する場合、自動二輪車のクランクケースに装着されたチェンジペダル（図示せず）が操作される。
このチェンジペダルを操作する場合、この操作に先立って、まず、上記クラッチレバー（図示せず）が操作され、多板クラッチ１０１を介して、クランク軸２１とメイン軸３３との間の連絡が切断される。
つぎに、これを切断した状態で、上記チェンジペダルが操作される。このチェンジペダルは、図２に示すシフトスピンドル３６に連結されており、このチェンジペダルが操作されると、シフトスピンドル３６が回動し、これに連動して、歯車機構（図示せず）を介してシフトドラム３５が回動する。この回動によって、シフトドラム３５の溝（図示せず）に係合したシフトピン３７Ａを介して、シフトフォーク３７のいずれかが、軸方向にスライド動作し、この動作したシフトフォーク３７が、カウンター軸３４上のいずれかの歯車３４Ａ（図３）を軸方向に移動し、メイン軸３３上のいずれかの歯車３３Ａ（図３）と噛み合わせる。

噛み合う歯車によって、その変速比が決定され、クランク軸２１からメイン軸３３に伝達された回転力が、その変速比に従って、１速、２速又は３速のように変速されて、カウンター軸３４に伝達され、このカウンター軸３４に歯車を介して連結された出力軸（図示せず）に伝達され、エンジン１３の動力として、当該出力軸からチエーン伝動装置１５を介して後輪９に伝達される。

上記エンジン１３は、水冷式エンジンである。図１を参照し、シリンダヘッド１８のウォータージャケットには、一対のホース５１の一端が接続され、各ホース５１の他端は、ダウンチューブ４間に支持されたラジエータ５３に接続されている。５５は、ラジエータ用のファンである。エンジン１３の駆動により、図示を省略したウォーターポンプが駆動され、ウォータージャケットでエンジン１３を冷却した冷却水が、ラジエータ５３に循環し、走行による風やファン５５による風で冷却されて、ウォータージャケットを循環し、エンジン１３を冷却する。

図３を参照し、クランク軸２１の図中左端には、クランク軸２１の回転力を利用して交流電力を発電する発電機（オルタネータ）１１７が連結されている。
このオルタネータ１１７は、クランク軸２１に連結され、これと一体に回転するマグネットロータ１３０と、このマグネットロータ１３０の内側に位置するようにクランクケース２２に取り付けられたステータコイル１３１とを備えて構成される。マグネットロータ１３０の内側には、Ｎ極とＳ極の永久磁石１３０Ａが交互に取り付けられ、ステータコイル１３１には、複数のコイル１３１Ａが放射状に巻かれている。

図４は、自動二輪車の電気回路図である。
オルタネータ１１７は、出力線（電力線）Ｌ１０，Ｌ１１，Ｌ１２を介して、レギュレータ６１に接続されている。
このレギュレータ６１の出力線Ｌ２０には、平滑用のコンデンサ６３が接続されると共に、接続線Ｌ２１を介して、傾斜センサ１２０が接続され、さらに、接続線Ｌ２２を介して、ＥＣＵ１００が接続されている。また、同じ出力線Ｌ２０には、接続線Ｌ２３を介して、インジェクタ３１が接続されると共に、接続線Ｌ２４を介して、点火プラグ１１８に点火用電圧を印加するイグニッションコイル（点火装置）６４が接続され、さらに、接続線Ｌ２５を介して、燃料ポンプ５０が接続されている。
上述したクランク軸２１の回転時には、オルタネータ１１７を構成するマグネットロータ１３０が回転して、このマグネットロータ１３０の内側に取り付けられたＮ極とＳ極の永久磁石１３０Ａがステータコイル１３１の外側を交互に通過し、ステータコイル１３１のコイル１３１Ａに誘導電流が流れる。これにより、オルタネータ１１７は、出力線Ｌ１０，Ｌ１１，Ｌ１２に、三相交流電力を出力する。なお、各出力線Ｌ１０，Ｌ１１，Ｌ１２は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相にそれぞれ対応する。

レギュレータ６１は、三相全波整流ブリッジ回路とチョッパ回路とを有し、オルタネータ１１７で発電された三相交流電力を全波整流した後に、チョッピング動作により、電圧値を調整して出力線Ｌ２０に出力する。この出力された電力は、コンデンサ６３によって平滑化され、所定電圧値の直流電力に変換された後に、接続線Ｌ２１〜Ｌ２５を通じて、傾斜センサ１２０、ＥＣＵ１００、インジェクタ３１、イグニッションコイル（点火装置）６４及び燃料ポンプ５０のそれぞれに、動作電力として供給される。

上述の傾斜センサ１２０は、接続線Ｌ２１を介して、レギュレータ６１の出力線Ｌ２０に接続されると共に、配線Ｌ３０を介して、ＥＣＵ１００に直接接続され、このＥＣＵ１００には、負圧センサ４１、スロットルセンサ４２、吸気温度センサ４３、エンジン冷却水温センサ４４及びエンジン回転数センサ（クランク角度センサ）４５等のセンサが接続されている。このＥＣＵ１００は、出力線Ｌ２０及びＬ２２を介して供給された電力を、各センサ４１〜４５，１２０に供給し、それぞれのセンサ４１〜４５，１２０を動作させる。さらに、ＥＣＵ１００は、信号線（制御線）Ｌ３１，Ｌ３２を介して、インジェクタ３１及びイグニッションコイル６４に接続され、各センサ４１〜４５から得た情報に基づいて、燃料噴射量やエンジン１３の点火時期を求め、信号線Ｌ３１，Ｌ３２を介して、所定の制御信号を出力し、インジェクタ３１の燃料噴射制御や、イグニッションコイル６４の点火制御を行う。

燃料噴射ポンプ５０は、出力線Ｌ２５を介して、レギュレータ６１の出力線Ｌ２０に直接接続されている。従って、この燃料噴射ポンプ５０は、オルタネータ１１７の発電が継続する限り、発電された電力によって、その運転を継続し、オルタネータ１１７の発電が停止されると、その運転を停止する。

この自動二輪車は、バッテリー（蓄電池）を備えておらず、いわゆるバッテリーレス車として構成されている。そして、この自動二輪車は、図示は省略したが、機械式のキックスターターを備え、エンジン１３の始動時には、クランクケースに取り付けられたキックペダルを踏み下ろすことにより、クランク軸２１に回転力を与えて、エンジン１３を始動させる。エンジン１３の始動によって、オルタネータ１１７が発電すると、ＥＣＵ１００、傾斜センサ１２０、イグニッションコイル６４、インジェクタ３１及び燃料ポンプ５０等に動作電力が供給され、各部が動作可能となる。本構成では、エンジン始動後は、ＥＣＵ１００の制御下で、燃料噴射制御や点火制御が行われると共に、傾斜センサ１０２による車体の傾斜角度検出が行われる。

エンジン駆動中に車体が大きく傾斜し、当該車体の傾斜角度が所定角度以上になったことを、傾斜センサ１２０が検出した場合に、信号線Ｌ３０を介して、傾斜信号ＳＫがＥＣＵ１００に出力される。このＥＣＵ１００は、傾斜信号ＳＫが入力されると、信号線Ｌ３１，Ｌ３２をハイインピーダンス状態にし、インジェクタ３１及びイグニッションコイル６４の駆動を停止させる。インジェクタ３１の駆動が停止されると、シリンダヘッド１８の吸気通路２７Ａへの燃料供給が断たれ、イグニッションコイル６４の駆動が停止されると、点火プラグ１１８への点火用電圧の印加が断たれ、これによって、クランク軸２１の動力が断たれて、エンジン１３の運転が停止される。

本実施形態によれば、ＥＣＵ１００に、信号線Ｌ３０を介して傾斜センサ１２０が直接接続され、ＥＣＵ１００が、インジェクタ３１、及びイグニッションコイル６４（エンジン駆動部）の駆動を停止するため、従来の構成と比べた場合、エンジン駆動部への電力供給を遮断するキルリレーが不要になり、この分だけ、部品点数を低減することができる。従って、オフロード車両等の小型車両の既存のレイアウトスペースに、各電気部品を効率よく配置することが可能になる。

また、上記構成では、インジェクタ３１、及びイグニッションコイル６４の駆動が停止されると、エンジン１３への燃料供給が断たれ、エンジン１３が短時間のうちに停止する。エンジン１３が停止すると、オルタネータ１１７の発電が停止し、出力線Ｌ２０及びＬ２５を介しての燃料ポンプ５０への電力供給が停止され、燃料ポンプ５０の動作が停止する。これによって、インジェクタ３１への燃料供給を断つことができ、より確実にエンジン１３を停止させることができる。

本実施形態によれば、燃料噴射ポンプ５０が、レギュレータ６１の出力線Ｌ２０に直接接続されているから、ＥＣＵ１００が、インジェクタ３１及びイグニッションコイル６４の駆動を停止してエンジン１３を停止させると、燃料ポンプ５０への動作電力が断たれ、燃料ポンプ５０が確実に停止する。
従って、従来のように、燃料ポンプへの電力供給を遮断する燃料ポンプリレーを配置する必要がなく、複数のリレースイッチ（キルリレー、燃料ポンプリレー）が必要な従来の構成に比して、電気部品の配置スペースが少なくてすみ、車両の既存スペースを有効利用することが可能となる。

以上、本発明によるエンジン制御装置の一実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の設計変更が可能である。例えば、バッテリーレスの自動二輪車に本発明を適用する場合について述べたが、バッテリーを備えた車両に本発明を適用してもよい。

本発明の一実施形態に係る自動二輪車の側面図である。 エンジンの断面図である。 同エンジンの断面図である。 自動二輪車の電気的構成を示す図である。

符号の説明

１ 車体フレーム
１３ エンジン
２４ スロットルボティ
３１ インジェクタ（燃料噴射装置）
４６ 点火プラグ
５０ 燃料ポンプ
６４ イグニッションコイル（点火装置）
１００ 電子制御装置（ＥＣＵ）
１２０ 傾斜センサ
Ｌ３０ 配線

Claims (2)

1. バッテリが搭載されていないバッテリレス車両であって、
   車体に支持されたエンジンを駆動する燃料噴射装置及び点火装置と、燃料噴射装置及び点火装置を制御する制御部と、この制御部に直接接続され、前記車体の傾斜を検知して傾斜信号を出力する傾斜センサと、前記エンジンの回転により発電を行う発電機を含む電力供給手段と、前記電力供給手段の出力線に直接接続され、燃料噴射装置に燃料を供給する燃料ポンプとを備え、前記電力供給手段の出力線に、燃料噴射装置、点火装置、制御部及び傾斜センサが直接接続され、
   前記制御部は、前記傾斜センサから所定の傾斜信号が入力された場合に、燃料噴射装置及び点火装置に対する制御信号を停止する機能を備えたことを特徴とする傾斜センサを備えた車両におけるエンジン制御装置。
2. 前記発電機はキックにより始動可能であることを特徴とする請求項１に記載の傾斜センサを備えた車両におけるエンジン制御装置。

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