KR100385850B1

KR100385850B1 - 엔진 시동장치

Info

Publication number: KR100385850B1
Application number: KR10-2000-0021205A
Authority: KR
Inventors: 야나기사와다케시; 아키바류지
Original assignee: 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤
Priority date: 1999-04-23
Filing date: 2000-04-21
Publication date: 2003-06-02
Also published as: EP1046813B1; CN1131940C; KR20000071762A; CN1271813A; JP4076108B2; EP1046813A1; JP2000303938A; DE60000633D1; DE60000633T2; TW476841B

Abstract

본 발명은 엔진 시동시의 부하에 의한 영향을 작게하여 시동성을 향상시키는 것으로서, 제어부(1000)가 Ne 센서(153)에 의해 엔진 정지를 검출하면 릴레이RyA를 온으로 한다. 스타터 릴레이 제어부(400)는 스타터 스위치가 조작되면 릴레이RyA를 온으로 한다. 릴레이RyB는 엔진 수온에 따라 설정된 시간 오프로 유지된다. 릴레이RyA가 온으로 되어 있을 때 스타터 모터(171)가 힘을 받으며, 릴레이RyB가 오프인 동안은 모터(171)는 역회전하고, 릴레이RyB가 온으로 되면 정회전한다. 이렇게 하여 수온에 따라 엔진 가열 정도가 판단되며, 엔진의 가열이 진행되는 경우는 크랭크 역회전 시간을 짧게 하고, 엔진의 가열이 진행되지 않는 경우는 크랭크 역회전 시간을 길게한다. 이렇게 하여 설정된 시간의 역회전에 의해 저부하 토크 범위에 크랭크를 위치시키고, 그 후 정회전시킨다.

Description

엔진 시동장치{ENGINE STARTER}

본 발명은 엔진 시동장치에 관한 것으로, 특히 시동시에 부하 토크의 영향을 작게 하여 시동성을 향상시키는데 적합한 엔진 시동장치에 관한 것이다.

환경에 대한 배려나 에너지 절약의 관점에서, 특히 공회전시의 배기 가스나 연료 소비를 억제하기 위해, 차량을 정지시키면 엔진이 자동 정지하고, 정지상태에서 스로틀 그립이 조작되어 발진(發進)이 지시되면, 엔진을 자동적으로 재시동하여 차량을 발진시키는 엔진 정지 시동 제어장치가 알려져 있다(일본국 특개소 63-75323호 공보).

한편, 시동시의 부하 토크의 영향을 작게 하기 위해, 일단 스타터 모터(셀 모터)를 역회전시킨 후, 정규의 엔진 회전방향(정회전 방향)으로 셀 모터를 회전시키도록 한 엔진 시동장치가 알려져 있다(일본국 특개평 7-71350호 공보). 이 시동장치에서는 소정 회전각 또는 소정 시간의 역회전에 의해 마찰 저항을 감소시키고, 이 마찰 저항을 감소시킨 범위에서 회전 속도를 상승시킴으로써 압축 행정에서의 부하를 극복하여 시동성을 높히고 있다.

크랭크축을 일단 역회전시키고 나서 회전시키도록 셀 모터의 회전방향을 제어하는 상기 엔진 시동장치에는 다음의 문제점이 있다. 엔진이 냉각되어 있을 때와, 가열되어 있을 때는 엔진 오일의 점성 등, 엔진의 회전 프릭션 즉 엔진 회전에 대한 저항력이 다르다. 그러나, 상기 엔진 시동장치에서는 소정 각도 또는 소정 시간 크랭크축을 역회전시키도록 하고 있으므로, 상기 저항력의 크기에 따라 일정 시간의 역회전에 따른 회전각도가 다르다. 즉, 소정 각도 회전하지 않는 동안에 소정 시간이 경과되어 버리고, 이 때는 역회전에 의한 효과가 작으므로 양호하게 시동할 수 없게 된다.

한편, 상기 문제점을 해소하기 위해, 역회전 시간을 엔진이 냉각되어 있을 때의 상태에 적합하게 하면, 엔진이 가열되어 있을 때는 쓸데없이 긴 시간 역회전되게 되므로, 시동에 시간이 걸리는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하고, 엔진의 시동을 확실하게 하며, 발진까지의 시간을 단축시킬 수 있는 엔진 시동장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 시동 장치의 요부 기능 블록도,

도2는 본 발명을 적용한 엔진 시동장치가 탑재되는 스쿠터형 자동이륜차의 전체 측면도,

도3은 스쿠터형 자동 이륜차의 계기반 주위의 평면도,

도4는 착석 검출장치의 개요를 도시하는 모식도,

도5는 도2에 도시한 엔진의 A-A선에 따른 단면도,

도6은 엔진의 실린더 헤드 주변의 측면 단면도,

도7은 자동 변속 장치의 구동측 단면도,

도8은 자동 변속 장치의 종동측 단면도,

도9는 오일 순환장치를 도시하는 단면도,

도10은 크랭크 센서의 배치를 도시하는 측면 단면도,

도11은 크랭크 센서의 배치를 도시하는 정면 단면도,

도12는 본 발명의 일 실시형태인 시동 정지 제어 시스템의 전체 구성을 도시한 블록도,

도13은 주제어장치의 기능을 나타낸 블록도,

도14는 주제어장치의 기능을 나타낸 블록도,

도15는 주제어장치의 주요 동작을 일람표로서 도시한 도면,

도16은 동작 모드 및 동작 패턴의 변환 조건을 나타낸 도면,

도17은 크랭크 각도 위치와 초월 토크와의 관계를 도시한 도면,

도18은 역회전 시간과 수온과의 관계를 도시하는 도면,

도19는 시동제어의 플로우 챠트,

도20은 엔진 정지 제어의 플로우 챠트이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2 : 차체 전방부 3 : 차체 후방부

8 : 시트 8a : 프레임

9 : 크랭크실 9a : 수하물 박스

12 : 크랭크 샤프트 153 : Ne 센서

155 : 수온 센서 162 : 스타터 릴레이(릴레이RyA)

162a : 역회전 릴레이(릴레이RyB) 171 : 스타터 모터

254 : 착석 스위치 258 : 스타터 스위치

259 : 스톱 스위치 1004 : 역회전 허가 타이머

상기 목적은 본 발명의 다음 (1)∼(6)의 특징에 의해 달성된다.

(1) 크랭크 샤프트를 예정의 역회전 시간 동안 역회전시킨 후, 정회전시켜 엔진을 시동시키는 엔진 시동장치에 있어서, 상기 역회전 시간은 엔진회전에 대한 저항력에 따라, 상기 회전에 대한 저항력이 큰 경우는 길고, 회전에 대한 저항력이 작은 경우는 짧아지도록 설정되어 있는 점.

(2) 상기 회전에 대한 저항력을 엔진 온도로 대표시키고, 엔진 온도가 높을 때는 상기 역회전 시간을 짧게, 엔진 온도가 낮을 때는 상기 역회전 시간을 길게 설정하는 점.

(3) 상기 역회전 시간이 예정된 엔진 회전에 대한 저항력시에 압축 상사점 및 배기 상사점사이를 크랭크 샤프트가 회전하는데 필요한 시간 이상으로 설정되어 있는 점.

(4) 차량이 정지했을 시에 엔진을 정지시키고, 운전자에 의한 발진 조작에 응답하여 엔진을 재시동시키는 엔진 정지 시동 제어 수단을 구비하고, 상기 엔진의재시동시의 상기 역회전 시간이 최초 엔진 시동시의 역회전 시간보다 짧게 설정되어 있는 점.

(5) 재시동시의 상기 역회전 시간에 대한 최초 엔진 시동시의 상기 역회전 시간의 비가 상기 회전에 대한 저항력이 작아질수록 커지도록 설정되어 있는 점.

(6) 상기 크랭크 샤프트의 역회전시의 회전 속도 및 회전 토크는 압축 상사점을 넘는데 필요한 토크보다 작게 설정되어 있는 점.

상기 (1)∼(6)의 특징에 의하면, 크랭크 샤프트를 일단 역회전시킨 후 정회전시켜 엔진을 시동하는 경우에, 엔진의 회전에 대한 저항력에 따라 미리 설정한 역회전 시간에 따라 크랭크 샤프트가 역회전된다. 따라서, 역회전시켜 정지했을 때의 크랭크 각도위치 즉, 정회전 개시위치가 정회전시에 압축 상사점을 작은 토크로 넘을 수 있는 위치가 되도록 역회전 시간을 설정할 수 있다.

통상, 부하 토크가 큰 압축 상사점 근방에서는 크랭크 샤프트가 정지하고 있지 않다고 생각되므로, (3)의 특징과 같이 크랭크 샤프트가 상사점 사이를 회전하는데 요하는 시간 이상으로 역회전 시간을 설정해 둠으로써, 배기 상사점 및 그 바로 앞 압축 상사점간에서 크랭크 샤프트를 정지시킬 수 있다. 이 위치는 본 발명자 등의 조사에 의하면 압축 상사점의 초월 토크가 작은 영역이고, 이로부터 크랭크 샤프트를 정회전시킴으로써 시동을 확실하게 할 수 있다.

또한, 차량 정지시에 엔진을 자동 정지시키고, 운전자에 의한 발진 조작으로 엔진을 재시동시키는 경우에는, 엔진이 가열되어 있으므로, (4)의 특징으로는 최초의 시동시에 비해 역회전 시간을 짧게 하여 단시간에서의 시동을 가능하게 하고 있다. 여기서, 회전에 대한 저항력이 작아지면, 엔진이 가열되지 않은 초기 시동시와 엔진이 가열된 후의 재시동시에 역회전 시간에 의한 크랭크 샤프트의 회전량에 차이가 없어진다고 생각되므로, (5)의 특징과 같이 각각의 역회전 시간의 차를 작게 하고 있다.

또한, (6)의 특징에 의하면, 역회전시의 모터의 회전수 및 회전 토크를 작게 하고 있으므로, 역회전시에 압축 상사점을 넘지 않는다. 따라서, 역회전 개시시의 크랭크 각도 위치가 압축 상사점에 가까운 경우라도, 이 압축 상사점의 정회전 방향전방에서 크랭크 샤프트를 정지시키고, 여기부터 정회전을 개시시킬 수 있다.

<발명의 실시형태>

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 도2는 본 발명의 일실시형태인 엔진 시동장치를 탑재한 자동 이륜차의 전체 측면도이다. 동 도면에서 차체 전방부(2)와 차체 후방부(3)는 낮은 플로어부(4)를 통하여 연결되어 있고, 차체 골격을 이루는 차체 프레임은 대체로 다운 튜브(6)와 메인 파이프(7)로 구성된다. 연료 탱크 및 수하물 박스(모두 도시하지 않음)는 메인 파이프(7)에 의해 지지되며, 그 상방에 시트(8)가 배치되어 있다. 시트(8)는 그 하부에 설치되는 수하물 박스의 덮개를 겸할 수 있고, 수하물 박스의 개폐를 위해, 그 전방부FR에 설치된 도시하지 않은 힌지기구에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다.

한편, 차체 전방부(2)에는 다운 튜브(6)에 스티어링 헤드(5)가 설치되고, 이 스티어링 헤드(5)에 의해 프론트 포크(12A)가 축으로 지지되어 있다. 프론트 포크(12A)로부터 상방으로 연장된 부분에는 핸들(11A)이 부착되는 한편, 하방으로 연장된 부분의 선단에는 전륜(13A)이 축으로 지지되어 있다. 핸들(11A)의 상부는 계기판을 겸한 핸들 커버(33)로 덮여 있다.

메인 파이프(7)의 도중에는 링크 부재(행거)(37)가 회전 자유롭게 축으로 지지되며, 이 행거(37)에 의해 스윙 유니트(17)가 메인 파이프(7)에 대해 흔들림 자유롭게 연결 지지되어 있다. 스윙 유니트(17)에는 그 전방부에 단기통의 4사이클 엔진(200)이 탑재되어 있다. 엔진(200)으로부터 후방에 걸쳐 핸들식 무단 변속기(35)가 구성되며, 이 무단 변속기(35)에는 후술하는 원심 클러치 기구를 통하여 감속기구(38)가 연결되어 있다. 그리고 감속기구(38)에는 후륜(21)이 축으로 지지되어 있다. 감속기구(38)의 상단과 메인 파이프(7)의 상부 굴곡부 사이에는 리어 쿠션(22)이 끼워져 있다. 스윙 유니트(17)의 전방부에는 엔진(200)의 실린더 헤드(32)로부터 연장 돌출된 흡기관(23)이 접속되며, 또한 흡기관(23)에는 기화기(24) 및 동 기화기(24)에 연결된 에어 클리너(25)가 배치되어 있다.

벨트식 무단 변속기(35)의 전동 케이스 커버(36)로부터 돌출된 킥 샤프트(27)에 킥 아암(28)의 기단이 고정 장착되며, 킥 아암(28)의 선단에 킥 페달(29)이 설치되어 있다. 스윙 유니트 케이스(31)의 하부에 설치된 추축(끼워진 축)(18)에는 메인 스탠드(26)가 끼워 장착되어 있고, 주차시에는 메인 스탠드(26)를 세운다(쇄선으로 도시).

도3은 상기 자동 이륜차의 계기반 주위의 평면도로, 핸들 커버(33)의 계기반(192)내에는 스피드 메터(193)와 함께 스탠바이 인디게이터(25) 및 배터리 인디게이터(276)가 설치되어 있다. 스탠바이 인디게이터(256)는 후에 상술하는 바와같이 엔진의 정지 시동 제어중의 엔진 정지시에 점멸하고, 스로틀을 열면 즉각 엔진이 시동되어 발진할 수 있는 상태에 있는 것을 운전자에게 경고한다. 배터리 인디게이터(276)는 배터리 전압이 저하하면 점등하여 배터리의 충전 부족을 운전자에게 경고한다.

핸들 커버(33)에는 공회전을 허가 또는 제한하기 위한 아이들 스위치(253) 및 스타터 모터(셀 모터)를 기동하기 위한 스타터 스위치(258)가 설치되어 있다. 핸들(11)의 우측단부에는 스로틀 그립(194) 및 브레이크 레버(195)가 설치되어 있다. 또한, 좌우 스로틀 그립의 부착 부분 등에는 종래의 이륜차와 동일하게 혼 스위치나 윙커 스위치를 구비하고 있는데, 여기서는 도시를 생략한다.

다음에 시트(8)를 개폐하기 위한 힌지부와 그 힌지부 근방에 배치된 착석 스위치의 구성을 설명한다. 도4는 시트(8)의 개폐를 위한 힌지부의 구조를 도시하는 모식도이다. 동 도면에 있어서, 수하물 박스(9a)의 덮개를 겸하고 있는 시트(8)는 상기 수하물 박스(9a)에 대해 화살표A의 방향으로 개폐 자유롭게 설치되어 있다. 시트(8)를 개폐 가능하게 하기 위해, 수하물 박스(9a)에는 힌지축(102) 및 힌지축(102)을 중심으로 흔들림 자유로운 링크 부재(100)가 설치되어 있다. 한편, 링크 부재(100)의 타단 즉 힌지축(102)과 결합되어 있는 측과는 반대측의 단부는 시트(8)의 프레임(8a)에 설치된 제2 힌지축(110)에 대해 회전 자유롭게 결합되어 있다. 따라서, 시트(8)는 힌지축(102)을 중심으로 화살표A의 방향으로 흔들림 이동 할 수 있음과 동시에, 제2 힌지축(110)을 중심으로 화살표B 방향으로도 흔들림 가능하다.

링크 부재(100)와 상기 프레임(8a)사이에는 스프링(103)이 끼워져 있고, 시트(8)를 제2 힌지축(110)을 중심으로 하여 도면중 시계방향으로 힘을 가하고 있다. 또한, 링크 부재(100)와 상기 프레임(8a)사이에는 착석 스위치(254)가 설치되고, 운전자가 착석하여 프레임(8a)이 제2 힌지축(110)을 중심으로 도면 반시계방향으로 소정량 회전 이동했을 시에 온 동작하여 착석 상태를 검출한다.

이어서, 상기 엔진(200)에 대해 상세하게 설명한다. 도5는 엔진의 크랭크 샤프트에 연결되는 시동 겸 발전장치의 단면도이고, 도2의 A-A 위치에서의 단면도이다. 도5에서 상기 메인 파이프(7)에 지지되는 행거(37)를 구비한 스윙 유니트 케이스(31)에는 주베어링(10, 11)으로 회전 자유롭게 지지된 크랭크 샤프트(12)가 설치되어 있고, 이 크랭크 샤프트(12)에는 크랭크 핀(13)을 통하여 콘 로드(14)가 연결되어 있다. 크랭크실(9)로부터 돌출된 크랭크 샤프트(12)의 일단부에는 시동 겸 발전장치의 인너 로터(15)가 형성되어 있다.

인너 로터(15)는 로터 보스(16) 및 로터 보스(16)의 외주면에 끼워진 영구자석(19)을 가진다. 영구 자석(19)은 예를들면 네오듐철 붕산계로, 크랭크 샤프트(12)를 중심으로 하여 등각도 간격으로 여섯군데에 설치되어 있다. 로터 보스(16)는 그 중심부에 크랭크 샤프트(12)의 선단 테이퍼부에 끼워져 있다. 로터 보스(16)의 일단(크랭크 샤프트(12)와는 반대측의 단)에는 플랜지 부재(39)가 배치되며, 로터 보스(16)는 이 플랜지 부재(39)와 함께 볼트(20)로 크랭크 샤프트(12)에 고정되어 있다.

로터 보스(16)에는 상기 플랜지 부재(39)측으로 돌출된 소경 원통부(40)가형성되어 있고, 원통부(40)의 외주에는 이 원통부(40)에 대해 흔들림 자유롭게 브러시 홀더(41)가 설치되어 있다. 브러시 홀더(41)는 압축 코일 스프링(42)으로 상기 플랜지 부재(39)방향으로 힘을 받고 있다. 브러시 홀더(41)에는 압축 코일 스프링(42)으로 힘을 받은 브러시(44)가 설치되어 있다. 로터 보스(16)에는 크랭크 샤프트(12)의 중심축과 평행으로 연장된 연결 핀(45)이 관통하고 있고, 그 일단은 상기 브러시 홀더(41)에 고정 연결됨과 동시에, 타단은 거버너(상세하게는 후술)의 플레이트(46)에 연결되어 있다.

인너 로터(15)의 외주에 배치된 외부 스테이터(47)의 스테이터 코어(48)는 볼트(49)에 의해 스윙 유니트 케이스(31)에 고정되어 있다. 이 스테이터 코어(48)의 요크(48a)에는 발전 코일(50)과 시동 코일(51)이 감겨 있고, 스테이터 코어(48)로부터 연장된 원통부(48b)는 상기 브러시 홀더(41)를 덮고 있다. 원통부(48b)의 단부에는 정류자 홀더(52)가 연결되어 있고, 이 정류자 홀더(52)에는 상기 브러시(44)와 미끄러짐 움직이도록 정류자편(53)이 고정되어 있다. 즉, 상기 압축 코일 스프링(42)으로 힘을 받고 있는 브러시(44)와 대향하는 위치에 정류자편(53)이 배치되어 있다.

또한, 도5에서는 1개의 브러시(44)밖에 도시하고 있지 않지만, 이 1개뿐만 아니라 인너 로터(15)의 회전방향으로 필요한 수 만큼 설치되어 있는 것은 물론이다. 브러시 및 정류자편의 개수나 형상의 일예는 본 출원인에 의한 선출원(일본국 특개평 9-21529호)의 명세서에 기재되어 있다. 또한 후술하는 거버너에 의해 브러시 홀더(41)가 크랭크 샤프트(12)측으로 기울어졌을 때, 브러시(44)가정류자편(53)으로부터 이탈되도록 브러시(44)의 스트로크는 소정량으로 제한되어 있다. 스트로크 제한을 위해 브러시 홀더(41)와 브러시(44) 사이에는 도시하지 않은 고정수단이 설치되어 있다.

상기 로터 보스(16)의 단부 즉 크랭크 샤프트(12)의 결합부측에는 시동 모드와 발전 모드를 자동적으로 변환하는 거버너(54)가 형성되어 있다. 거버너(54)는 상기 플레이트(46)와 이 플레이트(46)를 크랭크 샤프트(12)의 중심축 방향으로 기울어지게 하기 위한 거버너 웨이트로서의 롤러(55)를 포함하고 있다. 롤러(55)는 금속제의 심지에 수지 커버를 설치한 것이 바람직한데, 수지 커버를 설치하지 않은 것, 또는 전체가 수지로 형성되어 있는 것이어도 된다. 로터 보스(16)에는 상기 롤러(55)를 수용하는 포켓(56)이 형성되어 있고, 이 포켓(56)은 도시하는 바와같이 외부 스테이터(47)측으로 오므라든 테이퍼형상 단면을 이루고 있다.

상기 플랜지 부재(39)에는 라디에이터 팬(57)이 부착되어 있고, 이 라디에이터 팬(57)에 대향하여 라디에이터(58)가 설치되어 있다. 또한, 크랭크 샤프트(12)상에는 내부 로터(15) 및 주베어링(11)사이에 스플로켓(59)이 고정되어 있고, 이 스플로켓(59)에는 크랭크 샤프트(12)로부터 캠 샤프트(도6 참조)를 구동시키기 위한 동력을 얻기 위한 체인(60)이 감겨 있다. 또한, 스플로켓(59)은 윤활 오일을 순환시키는 펌프로 동력을 전달하기 위한 기어(61)와 일체적으로 형성되어 있다. 기어(61)는 후술하는 트로코이드(trochoid) 펌프의 구동축에 고정된 기어에 동력을 전달한다.

상기 구성에 있어서, 스타터 스위치를 눌러 배터리(도시하지 않음)에 의해정류자편(53)으로 전압을 인가하면, 브러시(44)를 통해 시동 코일(51)에 전류가 흐르고, 내부 로터(15)가 회전한다. 그 결과, 내부 로터(15)와 결합되어 있는 크랭크 샤프트(12)가 회전되어 엔진(200)이 시동된다. 엔진(200)의 회전수가 증대하면, 거버너 웨이트(55)는 원심력을 받아 포켓(56)내에서 로터 보스(16)의 외주방향으로 이동하여 도면중 쇄선으로 표시한 위치에 이른다.

거버너 웨이트(55)가 이동하면, 플레이트(46) 및 플레이트(46)와 결합하고 있는 연결 핀(45)도 쇄선으로 표시한 바와같이 기울어진다. 이 연결 핀(45)의 타단은 브러시 홀더(41)와 결합하고 있으므로, 동일하게 브러시 홀더(41)도 기울어진다. 브러시(44)의 스트로크는 상술과 같이 제한되어 있으므로, 이 스트로크보다 브러시 홀더(41)가 크게 기울어지면, 브러시(44)와 정류자편(53)의 접촉은 끊어진다. 브러시(44)가 정류자편(53)으로부터 이탈된 후는 엔진 구동으로 크랭크 샤프트(12)가 회전하고, 그 결과, 발전(發電) 코일(51)에 의해 발전되며, 배터리로 전류가 공급된다.

이어서, 엔진(200) 헤드 주변의 구조를 설명한다. 도6은 엔진 헤드 주변의 측면 단면도이다. 실린더(62)내에 배치되어 있는 피스톤(63)은 피스톤 핀(64)을 통하여 콘 로드(14)의 작은 단부측에 연결되어 있다. 실린더 헤드(32)에는 점화 플러그(65)가 나사 결합되어 있고, 그 전극부가 피스톤(63)의 헤드와 실린더 헤드(32)와의 사이에 형성된 연소실로 향해 있다. 실린더(62)의 주위는 워터 쟈켓(66)으로 둘러싸여 있다.

실린더 헤드(32)내의 상기 실린더(62)의 상방에는 베어링(67, 68)에 의해 회전 자유롭게 지지된 캠 샤프트(69)가 형성되어 있다. 캠 샤프트(69)에는 부착부(70)가 끼워져 있고, 이 부착부(70)에는 볼트(71)에 의해 캠 스플로켓(72)이 고정되어 있다. 캠 스플로켓(72)에는 체인(60)이 감겨져 있다. 이 체인(60)에 의해, 상기 스플로켓(59)(도5 참조)의 회전 즉 크랭크 샤프트(12)의 회전이 캠 샤프트(69)로 전달된다.

캠 샤프트(69)의 상부에는 로커 아암(73)이 형성되어 있고, 이 로커 아암(73)은 캠 샤프트(69)의 회전에 따라 캠 샤프트(69)의 캠 형상에 따라 흔들린다. 캠 샤프트(69)의 캠 형상은 4사이클 엔진의 소정 행정에 따라 흡기 밸브(95) 및 배기 밸브(96)가 개폐되도록 결정된다. 흡기 밸브(95)에 의해 흡기관(23)이 개폐되고, 배기밸브(96)에 의해 배기관(97)이 개폐된다.

캠 샤프트(69)에는 일체적으로 배기 캠 및 흡기 캠이 형성되어 있는데, 이들 캠에 인접하고, 캠 샤프트(69)에 대해 역회전 방향으로만 결합되어 있는 디콤프 캠(98)이 형성되어 있다. 디콤프 캠(98)은 캠 샤프트(69)의 역회전시에 캠 샤프트(69)의 회전에 추종하여 배기 캠의 외주형상보다 돌출된 위치로 회전 이동한다.

따라서, 캠 샤프트(69)의 정회전시에 배기 밸브(96)를 조금 리프트한 상태로 할 수 있고, 엔진의 압축 공정에서의 부하를 경감시킬 수 있다. 이에따라, 크랭크축이 시동될 때의 토크를 작게할 수 있으므로, 4사이클 엔진의 스타터로는 소형의 것을 사용할 수 있다. 그 결과, 크랭크 주위를 콤팩트하게 할 수 있고, 뱅크각을 크게 할 수 있는 이점이 있다. 또한, 캠이 잠시 정회전함으로써 디콤프 캠(98)의 외형은 배기 캠의 외주형상 내로 되돌아간다.

실린더 헤드(32)에는 워터 펌프 베이스(74)와 워터 펌프 하우징(75)으로 둘러싸인 펌프실(76)이 형성되어 있다. 펌프실(76)내에는 임펠러(77)를 가지는 펌프 샤프트(78)가 배치되어 있다. 펌프 샤프트(78)는 캠 샤프트(69)의 단부에 결합되며, 베어링(79)에 의해 회전 자유롭게 지지되어 있다. 펌프 샤프트(78)의 구동력은 캠 스플로켓(72)의 중심부에 결합하는 핀(80)에 의해 얻어진다.

헤드 커버(81)에는 에어 리드 밸브(94)가 형성되어 있다. 이 에어 리드 밸브(94)는 배기관(97)에 부하가 발생했을 시에 에어를 흡입하여 배출을 개선한다. 또한, 펌프실(76) 주변의 몇군데에는 시일 부재가 형성되어 있는데, 개개의 설명은 생략한다.

이어서, 엔진(200)의 회전을 변속시켜 후륜으로 전달하는 자동 변속기를 설명한다. 도7, 도8은 엔진의 자동 변속기 부분의 단면도로, 각각 도7은 구동측, 도8은 종동측이다. 도7에서, 크랭크 샤프트(12)상의 상기 시동 겸 발전장치의 인너 로터(15)가 설치된 측과는 반대측의 단부에는 V벨트(82)를 감기위한 풀리(83)가 형성되어 있다. 풀리(83)는 크랭크 샤프트(12)에 대해 회전방향 및 축방향의 이동이 고정된 고정 풀리편(83a)과 크랭크 샤프트(12)에 대해 축방향으로 미끄러짐 이동 자유로운 가동 풀리편(83b)으로 이루어진다. 가동 풀리편(83b)의 배면 즉 V벨트(82)와 접촉하지 않는 면에는 홀더 플레이트(84)가 부착되어 있다. 홀더 플레이트(84)는 크랭크 샤프트(12)에 대해 회전방향 및 축방향의 양방으로 그 이동이 규제되어 있어 일체로 회전한다. 홀더 플레이트(84)와 가동 풀리편(83b)에 의해 둘러싸인 빈 곳은 거버너 웨이트로서의 롤러(85)를 수용하는 포켓을 형성하고 있다.

한편, 후륜(21)에 동력을 연결하는 클러치 기구는 다음과 같이 구성되어 있다. 도8에 있어서, 클러치의 메인 샤프트(125)는 케이스(126)에 끼워진 베어링(127) 및 기어 박스(128)에 끼워진 베어링(129)으로 지지되어 있다. 이 메인 샤프트(125)에는 베어링(130) 및 (131)에 의해 풀리(132)의 고정 풀리편(132a)이 지지되어 있다. 메인 샤프트(125)의 단부에는 너트(133)에 의해 컵형상의 클러치판(134)이 고정되어 있다.

상기 고정 풀리편(132a)의 슬리브(135)에는 풀리(132)의 가동 풀리편(132b)이 메인 샤프트(125)의 길이방향으로 흔들림 자유롭게 형성되어 있다. 가동 풀리편(132b)은 메인 샤프트(125)의 주위에서 일체적으로 회전할 수 있도록 디스크(136)에 결합되어 있다. 디스크(136)와 가동 풀리편(132b)의 사이에는 양자간의 거리를 확장시키는 방향으로 반발력이 작용하는 압축 코일 스프링(137)이 형성되어 있다. 또한, 디스크(136)에는 핀(138)으로 흔들림 자유롭게 지지된 슈(139)가 형성되어 있다. 슈(139)는 디스크(136)의 회전속도가 증대했을 시에 원심력이 작용하여 외주방향으로 흔들리고, 클러치판(134)의 내주에 맞닿는다. 또한, 디스크(136)가 소정 회전속도에 도달했을 시에 슈(139)가 클러치판(134)에 닿도록 스프링(140)이 형성되어 있다.

메인 샤프트(125)에는 피니언(141)이 고정되어 있고, 이 피니언(141)은 아이들 샤프트(142)에 고정된 기어(143)에 맞물려 있다. 또한, 아이들 샤프트(142)에 고정된 피니언(144)은 출력 샤프트(145)의 기어(146)에 맞물려 있다. 후륜(21)은림(21a)과 림(21a)의 주위에 끼워진 타이어(21b)로 이루어지고, 림(219)이 상기 출력 샤프트(145)에 고정되어 있다.

상기 구성에 있어서, 엔진 회전수가 최소인 경우, 롤러(85)는 도7의 실선으로 표시한 위치에 있고, V벨트(82)는 풀리(83)의 최소 직경 부분에 감겨 있다. 풀리(132)의 가동 풀리편(132b)은 압축 코일 스프링(137)에 힘을 받는 도8의 실선 위치로 기울어져 있고, V벨트(82)는 풀리(132)의 최대 직경 부분에 감겨 있다. 이 상태에서 원심 클러치의 메인 샤프트(125)는 최소 회전수로 회전되므로, 디스크(136)에 가해지는 원심력은 최소이고, 슈(139)는 스프링(140)에 의해 내측방으로 밀려 있으므로 클러치판(134)에 닿지 않는다. 즉, 엔진의 회전이 메인 샤프트(125)에 전달되지 않아 차륜(21)은 회전되지 않는다.

한편, 엔진 회전수가 큰 경우에는 롤러(85)가 원심력으로 외주방향으로 기울어진다. 도7의 쇄선으로 표시한 위치가 최대 회전수일 때의 롤러(85)의 위치이다. 롤러(85)가 외주방향으로 기울어지면, 가동 풀리(83b)는 고정 풀리(83a)측으로 밀리므로, V벨트(82)는 풀리(83)의 최대 직경 기울어짐으로 이동한다. 그렇게 되면, 원심 클러치측에서는 압축 코일 스프링(137)보다 세 가동 플리편(132b)이 기울어지고, V벨트(82)는 풀리(132)의 최소 직경 기울어짐으로 이동한다. 따라서, 디스크(136)에 가해지는 원심력은 증대하고, 슈(139)는 스프링(140)보다 세 외측방으로 돌출되어 클러치판(134)에 닿는다. 그 결과, 엔진의 회전이 메인 샤프트(125)로 전달되며, 기어 트레인을 통하여 차륜(21)에 동력이 가해진다. 이렇게 하여 엔진의 회전수에 따라 클러치 샤프트(12)측의 풀리(83) 및 원심 클러치측의풀리(132)에 대해 V벨트(82)를 감는 직경이 변화하고, 변속 작용이 달성된다.

상기와 같이 엔진 시동시는 시동 코일(51)에 통전하여 엔진에 힘을 줄 수 있는데, 본 실시형태에서는 페달 동작에 의해 엔진(200)을 시동하는 킥 시동 장치를 겸용하고 있다. 또한 도7을 참조하여 킥 시동장치를 설명한다. 상기 고정 풀리(83a)의 배면에는 킥 시동용의 종동 도그 기어(86)가 고정되어 있다. 한편, 커버(36)측에는 나선형 기어(87)를 가지는 지지축(88)이 회전 자유롭게 지지되어 있다. 지지축(88)의 단부에는 캡(89)이 고정되어 있고, 이 캡(89)의 단면에는 상기 종동 도그 기어(86)와 맞물리는 구동 도그 기어(90)가 형성되어 있다.

또한, 커버(36)에는 킥 샤프트(27)가 회전 자유롭게 지지되어 있고, 이 킥 샤프트(27)에는 상기 나선형 기어(87)와 맞물리는 섹터 나선형 기어(91)가 용접되어 있다. 킥 샤프트(27)의 단부 즉 커버(36)로부터 외부로 돌출되어 있는 부분에는 스플라인이 형성되어 있고, 이 스플라인에는 킥 아암(28)(도8 참조)에 설치된 스플라인이 결합된다. 또한, 부호(92, 93)는 되돌림 용수철이다.

상기 구성에 있어서, 킥 페달(29)을 밟으면, 되돌림 용수철(93)보다 세 킥 샤프트(27) 및 섹터 나선형 기어(91)가 회전 이동한다. 헬리켈 기어(87) 및 섹터 나선형 기어(91)는 섹터 나선형 기어(91)가 킥 페달의 페달밟음에 의해 회전 이동한 경우에 풀리(83)측으로 지지축(87)에 힘을 가하는 추력이 발생하도록 상호 비틀림 방향이 설정되어 있다. 따라서, 킥 페달(29)을 밟으면 지지축(87)이 풀리(83)측으로 기울어지고, 캡(89)의 단면에 형성된 구동 도그 기어(90)가 종동 도그 기어(86)과 맞물린다. 그 결과, 크랭크 샤프트(12)는 회전되고, 엔진(200)의 시동이 가능해진다. 엔진이 시동되면, 킥 페달(29)의 밟음이 약해지고, 되돌림 용수철(92, 93)에 의해 섹터 헬리컬 기어(91)를 반회전시키면, 구동 도그 기어(90)와 종동 도그 기어(86)의 결합이 해제된다.

다음에 도9를 참조하여 윤활 오일의 공급계를 설명한다. 오일 공급부는 크랭크실(9)의 하부에 설치된다. 오일 팬(147)에는 오일을 도입하기 위한 관로(148)가 형성되어 있고, 화살표 D1에 따라 트로코이드 펌프(149)에 오일이 흡입된다. 트로코이드 펌프(149)에 흡입된 오일은 압력이 높아져 관로(150)로 배출되며, 화살표D2, D3에 따라 관로(150)를 통과하여 크랭크실내로 토출된다.

여기서 트로코이드 펌프(149)의 펌프 샤프트(151)에는 기어(152)가 결합되어 있고, 또한, 이 기어(152)에는 크랭크 샤프트(12)에 결합된 기어(61)가 맞물려 있다. 즉, 트로코이드 펌프(149)는 크랭크 샤프트(12)의 회전에 따라 구동되며, 윤활을 위한 오일을 순환시키고 있다.

이상 설명한 바와같이, 본 실시형태에서는 캠 샤프트(69)를 구동시키기 위한 스플로켓(59) 이나 오일 펌프용 구동용 기어(61)를 크랭크 샤프트(12)를 지지하는 베어링(11)에 인접시켜 크랭크 샤프트(12)상에 부착했다. 그리고, 이들 스플로켓(59)이나 기어(61)에 근접한 위치, 즉 베어링(11)으로부터 멀지 않은 위치에 영구자석(19)을 포함하는 내부 로터(15)를 배치했다. 특히, 시동과 발전을 자동적으로 변환하는 거버너 기구의 거버너 웨이트(55)를 베어링(11)에 근접하여 배치했다.

다음에 크랭크 펄스를 출력하는 센서의 배치를 설명한다. 도10은 크랭크 펄스를 발하는 센서(크랭크 펄서)의 배치를 도시하는 크랭크 샤프트 주위의 측면 단면도이고, 도11은 정면 단면도이다. 이들 도면에서, 크랭크 케이스는 전방부 크랭크 케이스(99F) 및 후방부 크랭크 케이스(99R)로 이루어지고, 크랭크 펄서(153)는 후방부 크랭크 케이스(99R)측에 있고, 크랭크 샤프트(12)에 직교하도록 설치되어 있다. 그리고 그 검출용 단부(153a)가 좌측 크랭크 웨브(12L)의 외주 에지에 대향하여 배치되어 있다. 상기 좌측 크랭크 웨브(12L)의 외주에는 볼록부 즉 리렉터부(154)가 형성되어 있고, 크랭크 펄서(153)는 이 리렉터부(154)와 자기적으로 결합되어 크랭크각의 검출신호를 출력한다.

이어서, 엔진 정지 시동 시스템에 대해 설명한다. 이 시스템은 공회전 제한 모드와 공회전 허가 모드를 구비하고 있다. 구체적으로 말하면, 공회전 제한 모드에서 차량을 정지시키면 엔진이 자동 정지하고, 정지상태에서 엑셀이 조작되면 엔진이 자동적으로 재시동하여 차량의 발진이 가능해진다(이하, 「정지 발진모드」라고도 한다). 또한, 공회전 허가 모드에는 2종류가 있고, 그 한종류는 엔진 시동시 가열시 운전 등을 목적으로 하고, 최초의 엔진 시동 후에 일시적으로 공회전을 허가한다(이하, 「시동 모드」라고 한다). 다른 한종류는 운전자의 의사(스위치에 의한 설정)로 항상 공회전을 허가한다(이하, 「아이들 스위치 모드」라고 한다).

도12는 엔진(200)의 시동 정지 제어 시스템의 전체 구성을 도시한 블록도이다. 동 도면에서 크랭크축(12)과 동 축으로 설치된 시동 겸 발전장치(250)는 스타터 모터(171)와 AC 제너레이터(ACG)(172)에 의해 구성되며, ACG(172)에 의한 발전전력은 레귤레이터·렉티파이어(167)를 통하여 배터리(168)에 충전된다. 레귤레이터 렉티파이어(167)는 시동 겸 발전 장치(250)의 출력전압을 12V 내지 14,5V로 제어한다. 배터리(168)는 스타터 릴레이(162)가 도통되면 스타터 모터(171)로 구동 전류를 공급함과 동시에, 메인 스위치(173)를 통하여 각종 일반 전장품(174) 및 주제어장치(160) 등으로 부하 전류를 공급한다.

주제어장치(160)에는 엔진 회전수Ne를 검지하기 위한 Ne센서(크랭크 펄서)(153)와 엔진(200)의 공회전을 수동으로 허가 또는 제한하기 위한 아이들 스위치(253)와 운전자가 시트에 착석하면 접점을 닫고 “H”레벨을 출력하는 착석 스위치(254)와, 차속을 검지하는 차속 센서(255)와 정지 발진 모드로 점멸하는 스탠바이 인디게이터(256)와 스로틀 개도θ를 검지하는 스로틀 센서(257)와 스타터 모터(171)를 구동하여 엔진(200)을 시동시키는 스타터 스위치(258)와 브레이크 조작에 응답하여 “H”레벨을 출력하는 스톱 스위치(259)와 배터리(168)의 전압이 예정치(예를들면 10V) 이하로 되면 점등하여 충전 부족을 운전자에게 경고하는 배터리 인디게이터(276)와, 수온 센서(155)가 접속되어 있다. 수온 센서(155)는 엔진의 냉각수 온도를 검지하는 것으로, 이 검지결과에 따라 엔진의 뜨거워진 상태를 판단할 수 있다.

또한, 주제어장치(160)에는 크랭크축(12)의 회전에 동기하여 점화 플러그(65)를 점화시키는 점화제어장치(이그니션 코일을 포함한다)(161)와, 스타터 모터(171)에 전력을 공급하는 스타터 릴레이(162)의 제어 단자와, 전조등(169)에 전력을 공급하는 전조등 릴레이(163)의 제어 단자와, 캬브레터(166)에 장착된 바이스타터(165)에 전력을 공급하는 바이 스타터 릴레이(164)의 제어 단자와, 소정 조건하에서 경고음을 발생시켜 운전자에게 주의를 촉구하는 부저(175)가 접속되어 있다.

또한, 전조등(169)에의 급전 제어는 전조등 릴레이(163)에 의한 온 또는 오프의 변환 제어에 한정되지 않는다. 예를들면, 전조등 릴레이(163) 대신에 FET 등의 스위칭 소자를 채용하고, 급전을 오프로 하는 대신에 스위칭 소자를 소정 주기 및 듀티비로 단속시켜 전조등(169)으로의 인가 전압을 실질적으로 저하시키는 소위 쵸핑 제어를 채용할 수 있다.

도13, 14는 주제어장치(160)의 구성을 기능적으로 도시한 블록도로, 도12와 동일 부호는 동일 또는 동등 부분을 표시하고 있다. 또한, 도15에는 후술하는 스타터 릴레이 제어부(400)의 제어 내용, 바이 스타터 제어부(900)의 제어 내용, 스탠바이 인디게이터 제어부(600)의 제어 내용, 점화 제어부(700)의 제어 내용, 동작 변환부(300)의 제어 내용, 경고 부저 제어부(800)의 제어 내용 및 충전 제어부(500)의 제어 내용을 일람 표시하고 있다.

도13의 동작 변환부(300)는 아이들 스위치(253)의 상태 및 차량의 상태 등이 소정 조건일 때에 「시동 모드」, 「정지 발진 모드」 및 「아이들 스위치 모드」중 어느 하나로 변환함과 동시에, 「정지 발진 모드」를, 또한, 공회전을 일절 금지하는 제1 동작 패턴(이하, 「제1 패턴」이라고 한다) 및 공회전을 소정 조건하에서 예외적으로 허가하는 제2 동작 패턴(이하 「제2 패턴」이라고 한다)중 어느 하나로 변환한다. 제2 패턴은 전조등(169)을 점등시킨 상태에서 엔진을 장시간 정지시키는 경우의 배터리 과열을 방지하는 배터리 과열 방지 모드로서 적합하다.

동작 변환부(300)의 동작 변환 신호 출력부(301)에는 아이들 스위치(253)의 상태 신호가 입력된다. 아이들 스위치(253)의 상태 신호는 오프 상태(공회전 제한)에서는 “L”레벨, 온 상태(공회전 허가)에서는 “H”레벨을 표시한다. 차속 계속 판정부(303)는 타이머(303a)를 구비하고, 차속 센서(255)에서 예정 속도 이상의 차속이 예정 시간 이상에 걸쳐 검지되면 “H”레벨의 신호를 출력한다.

동작 변환 신호 출력부(301)는 아이들 스위치(253) 및 차속 계속 판정부(303)의 출력 신호 및 엔진의 점화 오프 상태가 소정시간(본 실시형태에서는 3분) 이상 계속되면 “H”레벨로 되는 점화 오프 신호S₈₀₂₁에 응답하고, 주제어장치(160)의 동작 모드 및 동작 패턴을 변환하기 위한 신호S_301a, S_301b, S_301c를 출력한다.

도16은 동작 변환 신호 출력부(301)에 의한 동작 모드 및 동작 패턴의 변환 조건을 모식적으로 도시한 도면이다. 동작 변환 신호 출력부(301)에서는 상기 메인 스위치(173)가 투입되어 주제어장치(160)가 리세트되던지 혹은 아이들 스위치(253)가 오프로 되면(조건①이 성립), 동작 모드 변환부(301a)에 의해 「시동 모드」가 기동된다. 이 때, 동작 모드 변환부(301a)는 “L”레벨의 동작 모드 신호S_301a를 출력한다.

또한, 이 「시동 모드」에서 예정 속도 이상의 차속이 예정 시간 이상에 걸쳐 검지되면(조건 ②가 성립), 동작 모드 변환부(301a)에 의해 동작 모드가 「시동 모드」로부터 「정지 발진 모드」로 변환된다. 이 때, 동작 모드 변환부(301a)의 동작 모드 신호S_301a는 “L”레벨로부터 “H”레벨로 옮겨진다. 상기 「시동 모드」로부터 이행한 직후는 동작 패턴 변환부(301b)에 의해 「제1 패턴」이 기동되며, 공회전이 금지된다. 이 때, 동작 패턴 변환부(301b)의 동작 패턴 신호S_301b는 “L”레벨로 된다.

「제1 패턴」에 있어서, 후에 상술하는 점화 오프 계속 판정부(802)(도13)에 의해 점화 오프가 3분 이상 계속된다고 판정되면(조건③이 성립), 동작 패턴 변환부(301b)에 의해, 「정지 발진 모드」의 동작 패턴이 「제1 패턴」으로부터 「제2 패턴」으로 변환된다. 이 때, 동작 패턴 변환부(301b)로부터 출력되는 동작 패턴 신호S_301b는 “L”레벨로부터 “H”레벨로 옮겨진다.

또한, 「제2 패턴」에 있어서, 상기 조건②가 성립되면, 동작 패턴 변환부(301b)에 의해, 동작 패턴이 「제2 패턴」으로부터 「제1 패턴」으로 변환된다. 이 때, 동작 패턴 변환부(301b)의 동작 패턴 신호S_301b는 “H”레벨로부터 “L”레벨로 옮겨진다.

본 발명자 등의 조사에 의하면, 신호 대기나 교차점내에서의 우회전 대기는 30초 내지 2분 정도이고, 이 시간을 넘는 정차는 신호 대기나 우회전 대기 이외의 정차, 예를들면 도로 공사에 의한 한쪽측 통행 규제나 교통 체증 등일 가능성이 높다. 그래서, 본 실시형태에서는 「정지 발진 모드」로 주행중에 전조등을 점등시킨채로 장시간(본 실시형태에서는 3분 이상)의 정차 즉 엔진 정지가 요구되면, 동작 패턴을 「제1 패턴」으로부터 「제2 패턴」으로 변환하여 공회전이 허가되도록 했다. 따라서, 운전자가 스타터 스위치(258)를 투입하면 엔진을 재시동할 수 있고, 공회전 상태에서의 정차가 가능해지므로, 전조등(169)을 장시간 계속 점등시킴에 따른 배터리 과열을 방지할 수 있다.

한편, 메인 스위치가 오프에서 온으로 변환되었을 시에, 아이들 스위치가 온이면(조건⑥이 성립), 아이들 스위치 모드 기동부(301c)로부터 출력되는 동작 모드 신호S_301c는 “L”레벨로부터 “H”레벨로 옮겨지고, 「아이들 스위치 모드」가 기동된다. 또한, 「정지 발진 모드」에서 「제1 패턴」 및 「제2 패턴」에 상관없이 아이들 스위치(253)가 투입되어 조건④가 성립하면 「아이들 스위치 모드」가 기동된다.

또한, 「아이들 스위치 모드」에서 아이들 스위치(253)가 오프로 되면(조건 ⑤가 성립), 동작 모드 변환부(301a)로부터 출력되는 동작 모드 신호S_301a는 “L”레벨로 되어 「시동 모드」가 기동된다.

도13으로 되돌아가, Ne 판정부(306)에는 Ne 센서(153)의 출력신호가 입력되고, 엔진 회전수가 예정 회전수를 넘으면 “H”레벨의 신호를 전조등 제어부(305)로 출력한다. Ne 판정부(306)는 일단 엔진 회전수가 예정 회전수를 넘으면, 메인 스위치(173)가 차단되기까지 그 출력을 “H”레벨로 유지한다. 상기 전조등 제어부(305)는 상기 각 동작 모드(패턴)신호S_301a, S_301b, S_301c, Ne 판정부(306)의 출력신호 및 주행 판정부(701)의 출력신호에 따라 전조등 릴레이(163)의 제어 단자에“H”레벨 또는 “L”레벨의 제어신호를 출력한다. 전조등 릴레이(163)에 “H”레벨의 신호가 입력되면 전조등(169)이 점등된다.

또한, 전조등 릴레이(163) 대신에 FET 등의 스위칭 소자를 채용할 경우, 전조등 제어부(305)는 “L”레벨의 제어 신호를 출력하는 대신에, 소정 주기 및 듀티비의 펄스 신호를 출력하여 전조등(169)으로의 급전을 쵸핑 제어한다.

전조등 제어부(305)는 도15에 도시한 바와같이, 「시동 모드」이외에서는 항상 온 신호를 출력한다. 즉, 「시동 모드」에서는 Ne 판정부(306)에 의해 소정의 설정 회전수(본 실시형태에서는 1500rpm) 이상의 엔진 회전수가 검지되던지 혹은 주행 판정부(701)에 의해 차속이 0km보다 크다고 판정되었을 시에 온 신호를 출력한다.

또한, 전조등 릴레이(163) 대신에 FET 등의 스위칭 소자를 채용할 경우, 「정지 발진 모드」의 「제1 패턴」에서는 후에 상술하는 점화 제어에 따라 스위칭 소자의 개폐를 쵸핑 제어함으로써 배터리의 방전을 최소한으로 억제할 수 있다.

즉, 차량 정지에 응답하여 점화 제어가 중단(오프)되며, 엔진이 자동 정지하면, 전조등 제어부(305)는 전조등(169)으로의 인가 전압이 항상 온일 때의 전압(예를들면, 13.1V)으로부터 소정 감광시 전압(예를들면, 8.6V)까지 실질적으로 저하되도록 소정 주기 및 듀티비의 펄스 신호로 스위칭 소자를 쵸핑 제어하여 전조등(169)을 감광시킨다. 그 후, 발진 조작에 응답하여 점화 제어가 재개되며, 엔진이 재시동되면, 전조등 제어부(305)는 직류의 “H”레벨 신호를 스위칭 소자로 출력한다.

이와같이, 엔진의 자동 정지시에는 전조등(169)을 소등하지 않고, 감광시킴으로써 배터리의 방전을 억제할 수 있다. 따라서, 후의 발진시에는 발전기로부터 배터리로의 충전량을 줄일 수 있고, 그 결과, 발전기의 전기 부하가 감소하므로, 발진시의 가속 성능이 향상된다.

점화 제어부(700)는 상기 각 동작 모드, 동작 패턴마다 소정 조건하에서 점화 제어 장치(161)에 의한 점화 동작을 허가 또는 금지한다. 주행 판정부(701)는 차속 센서(255)로부터 입력되는 검지신호에 따라 차량이 주행상태에 있는지 여부를 판별하고, 주행상태에 있으면 “H”레벨의 신호를 출력한다.

OR 회로(702)는 주행 판정부(701)의 출력신호와 스로틀 센서(257)의 상태 신호의 논리합을 출력한다. OR 회로(704)는 상기 동작 모드 신호S_301a의 반회전 신호, 동작 패턴 신호S_301b및 동작 모드 신호S_301c의 논리합을 출력한다. OR 회로(703)는 상기 각 OR 회로(702, 704)의 출력신호의 논리합을 점화 제어 장치(161)로 출력한다. 점화 제어 장치(161)는 입력 신호가 “H”레벨이면 소정 타이밍마다 점화 동작을 실행하고, “L”레벨이면 점화 동작을 중단한다.

점화 제어부(700)는 도15에 도시한 바와같이, 「시동 모드」, 「정지 발진 모드의 제2 패턴」 및 「아이들 스위치 모드」중 어느 하나이면, OR 회로(704)의 출력 신호가 “H”레벨로 되므로, OR 회로(703)로부터는 항상 “H”레벨의 신호가 출력된다. 즉, 「시동 모드」, 「정지 발진 모드의 제2 패턴」 또는 「아이들 스위치 모드」에서는 점화 제어 장치(161)가 항상 작동한다.

이에 대해, 「정지 발진 모드의 제1 패턴」에서는 OR 회로(704)의 출력신호가 “L”레벨이므로, 주행 판정부(701)에 의해 차량 주행중으로 판정되던지 혹은 스로틀이 열려 OR 회로(702)의 출력이 “H”레벨로 된 것을 조건으로 점화 동작이 실행된다. 이와는 반대로 정차 상태이고 또한 스로틀이 닫혀 있으면 점화 동작이 중단된다.

경고 부저 제어부(800)는 동작 모드 및 동작 패턴마다 차량의 주행 상태나 운전자의 착석 상태에 따라, 운전자에게 다양한 주의를 촉구하기 위한 경고로서, 예를들면 부저음을 발한다. 비착석 계속 판정부(801)에는 착석 스위치(254)의 상태 신호가 입력된다. 비착석 계속 판정부(801)는 운전자의 비착석 시간을 계시하는 타이머(8012)를 구비하고, 타이머(8012)가 타임 아웃되면, “H”레벨의 비착석 계속 신호S₈₀₁₂를 출력한다. 또한, 본 실시형태의 타이머(8012)는 1초에 타임 아웃되도록 미리 설정되어 있다.

점화 오프 계속 판정부(802)는 엔진의 점화 오프 시간을 계시하는 타이머(8021)를 구비하고, 점화 오프 상태가 검지되면 즉각 “H”레벨의 점화 오프 신호S₈₀₂₃를 출력함과 동시에 타이머(8021)를 스타트시킨다. 타이머(8021)가 타임 아웃되면, “H”레벨의 점화 오프 계속 신호S₈₀₂₁를 출력한다. 본 실시형태에서는 타이머(8021)가 3분에 타임 아웃되도록 설정되어 있다.

부저 제어부(805)는 각 동작 모드(패턴)신호S_301a, S_301b, S_301c, 비착석 계속 신호S₈₀₁₂, 점화 오프 계속 신호S₈₀₂₁, 점화 오프 신호S₈₀₂₃, 주행 판정부(701)의 출력신호 및 스로틀 센서(257)의 출력 신호에 따라, 부저(175)의 온/오프를 결정하고, 온으로 되는 경우는 “H”레벨의 신호를 부저 구동부(814)로 출력한다.

부저 제어부(805)는 도15에 도시한 바와같이, 동작 모드가 「시동 모드」이면 부저(175)를 항상 오프로 한다. 「정지 발진 모드의 제1 패턴」에서는 점화 오프 상태에서의 비착석이 타이머(8012)의 타임 아웃 시간(본 실시형태에서는 1초) 이상 계속되던지 혹은 점화 오프 상태가 타이머(8021)의 타임 아웃 시간(본 실시형태에서는 3분)이상 계속 되면, 부저(175)를 온으로 한다. 「정지 발진 모드의 제2 패턴」에서는 점화되지 않고(점화 오프), 스로틀 센서(257)로부터의 입력 신호에 의해 스로틀 개도가 “0”이고, 또한 차속 센서(255)로부터의 입력 신호에 의해 주행 판정부(701)에서 차속이 0km로 판정되면, 부저(175)를 온으로 한다. 「아이들 스위치 모드」에서는 점화 오프 또한 비착석이 1초 이상 계속되면, 부저(175)를 온으로 한다. 부저 구동부(814)는 부저 제어부(805)의 출력신호가 “H”레벨로 되면, 0.2초간의 온과 1.5초간의 오프를 반복하는 부저 구동신호를 부저(175)로 출력한다.

이와같이 본 실시형태의 부저 제어에서는 「정지 발진 모드」에서의 주행 중에 예를들면, 도로 공사에 의한 한쪽측 교통 규제 등으로 전조등을 점등시킨채로 장시간(본 실시형태에서는 3분 이상)의 정차(엔진 정지)가 요구되면, 「정지 발진 모드」의 동작 패턴이 「제1 패턴」으로부터 「제2 패턴」으로 옮겨짐과 동시에, 공회전을 허가하는 것이 부저(175)에 의해 운전자에게 통지된다. 따라서, 운전자는 부저에 응답하여 스타터 스위치(258)를 투입하는 것만으로, 전조등(169)을 장시간계속 점등시킴에 따른 배터리 과열을 방지할 수 있다.

충전 제어부(500)의 가속 조작 검지부(502)에서는 스로틀 센서(257)로부터의 입력 신호와 차속 센서(255)로부터의 입력 신호에 의해 차속이 0킬로보다 크고, 또한 스로틀이 전부 닫힌 상태에서 전부 열린 상태까지 걸리는 시간이 예를들면 0.3초 이내이면, 가속 조작이 있다고 인식하여 1쇼트의 가속 조작 검지 펄스를 발생한다.

발진 조작 검지부(503)는 차속이 0킬로이고 엔진 회전수가 소정의 설정 회전수(본 실시형태에서는 2500rpm) 이하일 때에 스로틀이 열리면 발진 조작이 있는 것으로 인식하여 1쇼트의 발진 조작 검지부 펄스를 발생한다. 충전 제한부(504)는 상기 가속 검지 펄스 신호를 검출하면 6초 타이머(504a)를 스타트하고, 상기 6초 타이머(504a)가 타임 아웃되기 까지 레귤레이터 렉티파이어(167)를 제어하여 배터리(168)의 충전 전압을 보통 때의 14.5V로부터 12.0V로 저하시킨다.

상기 충전 제어에 의하면, 운전자가 스로틀을 급하게 열어 급가속했을 시나 정지상태로부터의 발진시에는 충전 전압이 저하하고, 시동 겸 발전 장치(250)의 전기 부하가 일시적으로 저감된다. 따라서, 시동 겸 발전 장치(250)에 의해 초래되는 엔진(200)의 기계적 부하도 저감되어 가속 성능이 향상된다. 또한, 엔진의 자동 정지시에는 FET 등의 스위칭 소자를 쵸핑 제어하여 전조등(169)을 감광시키고, 배터리의 방전을 최소한으로 억제하도록 하면, 시동 겸 발전 장치(250)의 부하가 더 저감되므로 가속 성능 향상이 더욱 가능해진다.

또한, 충전 제한부(504)는 도15에 도시한 바와같이, 6초 타이머(504a)가 타임 아웃하던지 엔진 회전수가 설정 회전수(본 실시형태에서는 7000rpm)를 넘던지 혹은 스로틀 개도가 감소되면, 충전 제어를 정지하여 충전 전압을 보통 때의 14.5V로 되돌린다.

도14에서 스타터 릴레이 제어부(400)는 상기 각 동작 모드 나 동작 배터리에 따라, 소정 조건하에서 스타터 릴레이(162)를 기동시킨다. Ne 센서(153)의 검지신호가 공회전 이하 판정부(401)로 공급된다. 공회전 이하 판정부(401)는 엔진 회전수가 소정 공회전 회전수(예를들면, 800rpm) 이하이면 “H”레벨의 신호를 출력한다. AND 회로(402)는 공회전 이하 판정부(401)의 출력신호와, 스톱 스위치(259)의 상태신호와 스타터 스위치(258)의 상태신호의 논리곱을 출력한다. AND 회로(404)는 공회전 이하 판정부(401)의 출력신호와 스로틀 센서(257)의 검출신호와 착석 스위치(254)의 상태신호의 논리곱을 출력한다. OR 회로(408)는 상기 각 AND 회로(402, 404)의 출력신호의 논리합을 출력한다.

OR 회로(409)는 동작 모드 신호S_301c와 동작 모드 신호S_301a의 반전신호와의 논리합을 출력한다. AND 회로(403)는 AND 회로(402)의 출력신호와 OR회로(409)의 출력신호와의 논리곱을 출력한다. AND 회로(405)는 상기 AND 회로(404)의 출력신호와, 상기 동작 모드 신호S_301a와 상기 동작 패턴 신호S_301b의 반전신호와의 논리곱을 출력한다. AND 회로(407)는 상기 동작 모드 신호S_301a, 동작 패턴 신호S_301b및 OR 회로(408)의 출력신호의 논리곱을 출력한다. OR 회로(406)는 상기 각 AND 회로(403, 405, 407)의 논리합을 스타터 릴레이(162)로 출력한다.

이와같은 스타터 릴레이 제어에 의하면, 「시동 모드」및 「아이들 스위치 모드」중은 OR 회로(409)의 출력신호가 “H”레벨이므로 AND 회로(403)가 인에이블 상태로 된다. 따라서, 엔진 회전수가 공회전 이하이고, 또한 스톱 스위치(259)가 온 상태(브레이크 조작 중)일 때에 스타터 스위치(258)가 운전자에 의해 온으로 되어 AND 회로(402)의 출력이 “H”레벨로 되면, 스타터 릴레이(162)가 도통하여 스타터 모터(171)가 기동된다.

또한, 「정지 발진 모드의 제1 패턴」에서는 AND 회로(405)가 인에이블 상태로 된다. 따라서, 엔진 회전수가 공회전 이하이고, 착석 스위치(254)가 온 상태(운전자가 시트에 착석 중)에서 스로틀이 열리면, AND 회로(404)의 출력이 “H”레벨로 되고, 스타터 릴레이(162)가 도통하여 스타터 모터(171)가 기동된다.

또한, 「정지 발진 모드의 제2 패턴」에서는 AND 회로(407)가 인에이블 상태로 된다. 따라서, 상기 각 AND 회로(402, 404)중 어느 하나가 “H”레벨로 되면, 스타터 릴레이(162)가 도통하여 스타터 모터(171)가 기동된다.

정지 시 크랭크각 제어부(1000)는 엔진이 정지했을 시에 미리 설정된 시간 스타터 모터(171)를 역회전시켜 원하는 크랭크 각도 위치에서 엔진을 정지시킨다. 정지 판정 타이머(1001)는 Ne센서(153)를 감시하고, Ne센서(153)로부터 출력이 없는 상태가 예정시간Tx 계속되었을 시에 타임 아웃 신호(“H”레벨)를 출력한다. 이 타임 아웃 신호는 엔진 정지를 나타낸다. 정지 판정 타이머(1001)의 타임 아웃 신호는 AND 회로(1002), AND 회로(1007) 및 역회전 허가 타이머(1004)에 입력된다.

역회전 허가 타이머(1004)는 정지 판정 타이머(1001)로부터의 타임 아웃 신호에 응답하여 시간Ty가 경과하기 까지 출력신호를 “H”로 유지한다. 시간Ty는 엔진 냉각수의 수온을 검지하는 수온 센서(155)의 검지 신호에 대응하고, 수온이 높을수록 짧은 시간이 선택된다. 시간Ty과 수온과의 관계는 도18에서 후술한다.

비교부(1003)에서는 크랭킹의 회전수보다 크고, 아이들 회전수보다 작게 설정된 기준 회전수Nref와, Ne 센서(153)의 출력에 의거하는 엔진 회전수Ne가 비교된다. 엔진 회전수Ne가 기준 회전수Nref 이상일 때에는 엔진 상태 온을 나타내는 신호 “L”을 출력한다. 또한, 엔진 회전수Ne가 기준 회전수Nref 미만일 때에는 엔진 상태 오프를 나타내는 신호“H”를 출력한다. 비교부(1003)로부터의 신호는 AND 회로(1002)에 입력된다.

AND 회로(1002) 및 역회전 허가 타이머(1004)의 출력 신호 및 캠 센서(155)의 검출신호는 AND 회로(1005)로 입력되며, AND 회로(1005)는 이들 출력신호의 논리합을 출력하고, 이 논리합은 인버터(1006)로 반전되어 역회전 릴레이(162a)로 공급된다.

또한, 역회전 허가 타이머(1004)의 출력신호는 AND 회로(1007)에 입력된다. AND 회로(1007)의 다른쪽 입력에는 정지 판정 타이머(1001)의 타임 아웃 신호가 접속된다. AND 회로(1007)의 출력은 스타터 릴레이 제어부(400)의 OR 회로(406)로 입력된다. 또한, 이 정지 시의 크랭크각 제어부(100)의 동작은 다시 후술한다.

바이스타터 제어부(900)에서는 Ne 센서(153)로부터의 출력 신호가 Ne 판정부(901)로 입력된다. 이 Ne 판정부(901)는 엔진 회전수가 예정치 이상이면 “H”레벨의 신호를 출력하여 바이스타터 릴레이(164)를 닫는다. 이와같은 구성에 의하면, 어떠한 동작 모드에 있어서도 엔진 회전수가 예정치 이상이면 연료를 풍부하게 할 수 있다.

인디게이터 제어부(600)에서는 Ne 센서(153)로부터의 출력 신호가 Ne 판정부(601)로 입력되며, Ne 판정부(601)는 엔진 회전수가 예정치 이하이면 “H”레벨의 신호를 출력한다. AND 회로(602)는 착석 스위치(254)의 상태신호와 Ne 판정부(601)의 출력신호와의 논리곱을 출력한다. AND 회로(603)은 AND 회로(602)의 출력 신호, 상기 동작 모드 신호S_301a및 동작 패턴 신호S_301b의 반전 신호의 논리곱을 스탠바이 인디게이터(256)로 출력한다. 스탠바이 인디게이터(256)는 입력신호가 “L”레벨이면 소등되고, “H”레벨이면 점멸한다.

즉, 스탠바이 인디게이터(256)는 「정지 발진 모드」중의 정차시에 점멸하므로, 운전자는 스탠바이 인디게이터(256)가 점멸해 있으면, 엔진이 정지되어 있어도 엑셀을 열기만 하면 즉각 발진시킬 수 있는 것을 인식할 수 있다.

다음에 시동시 및 정지시의 스타터 모터(171)의 제어를 상세하게 설명한다.

본 실시형태의 엔진에서는 엔진 시동시, 크랭크 샤프트를 정회전시의 부하 토크가 작은 위치까지 일단 역회전시킨 후, 다시 스타터 모터를 정회전 방향으로 구동하여 엔진을 시동시킨다. 그러나, 스타터 모터를 일정 시간 역회전시킨 것 만으로는 엔진의 회전에 대한 저항력의 다름에 따라 원하는 크랭크 각도 위치에서 정회전을 개시시킬 수 없다. 그래서, 도14에 관해 설명한 바와같이, 차량 정지 시에는 수온 센서(155)의 출력에 따라 결정한 역회전 시간만큼 스타터 모트(171)를 역회전시키도록 했다. 이에 따라, 일단 정지시의 재시동시에는 부하 토크의 영향을 피해 즉각 시동 발진시킬 수 있다.

도17은 스타터 모터(171) 기동시의 크랭크 각도 위치와 초월 토크 즉 상사점을 넘을 시에 필요한 토크와의 관계를 도시하는 도면이다. 동 도면에 있어서, 크랭크 각도 위치가 압축 상사점 C/T의 바로 앞 450도∼630도의 범위 즉 배기 상사점 O/T의 바로 앞 90도∼270도의 범위(저부하 범위)에서 초월 토크는 작다. 한편, 압축 상사점 C/T의 바로앞 90도∼450도의 범위(고부하 범위)에서는 초월 토크는 크고, 특히 압축 상사점 C/T의 바로 앞 180도에서는 초월 토크가 최대로 되어 있다. 즉, 대략 압축 상사점 C/T의 바로 앞에서는 초월 토크가 크고, 대략 배기 상사점 O/T의 바로 앞에서는 초월 토크가 작다.

여기서 본 실시형태에서는 스타터 모터(171)를 크랭크 샤프트(12)의 역회전 방향으로 힘을 가한 경우, 상기 저부하 범위에서 크랭크 샤프트(12)가 정지하도록 이 힘을 가하는 시간을 결정했다. 이와같이 크랭크 샤프트(12)를 저부하 범위까지 역회전시키고, 그 위치에서 스타터 모터(171)를 정회전방향으로 힘을 가하면, 작은 초월 토크로 압축 상사점 C/T를 넘을 수 있다.

그런데, 엔진을 정지시켰을 때, 압축 상사점 C/T 근방(역회전 방향측에서는 압축 상사점 C/T로부터 바로 앞 약 140도까지의 범위)에는 크랭크가 정지하지 않는 일이 많다(해칭(hatching)을 실시한 범위). 그래서 압축 상사점 C/T의 바로 앞 약 140도에서 상기 저부하 범위의 전단부, 즉 배기 상사점 O/T의 바로 앞 90도까지 크랭크 각도 위치를 변화시키는데 요하는 시간, 스타터 모터(171)를 역회전 방향으로 힘을 가한다.

특히, 압축 상사점 C/T 및 배기 상사점 O/T간을 크랭크 샤프트(12)가 회전하는데 요하는 시간 이상, 즉 크랭크 각도 위치가 360도 변화하는 시간 이상 역회전시키면, 역회전 개시시에 크랭크 샤프트(12)가 어디에 위치하고 있어도, 360도 이상 역회전시킨 후의 크랭크 각도 위치는 배기 상사점 O/T의 바로 앞, 즉 저부하 범위에 포함된다.

도18은 스타터 모터(171)의 역회전 시간과 엔진의 냉각 수온의 관계를 도시하는 도면이고, 세로축에는 역회전 시간 Ty(초), 가로축에는 수온을 각각 표시한다. 도면중 실선은 스타터 스위치(258)에 의해 시동시에 적용되는 시간(제1 시간) Ty1을 나타내고, 점선은 스로틀 센서(257)의 출력에 의거하여 발진 조작을 검지하여 엔진을 재시동시킬 때에 적용되는 시간(제2 시간) Ty2를 나타낸다. 이들 제1 시간 및 제2 시간은 엔진의 냉각 수온마다 즉 회전에 대한 저항력마다 크랭크 샤프트가 360도 역회전하는데 요하는 시간을 계측하여 결정하고 있다. 또한, 역회전시의 스타터 모터(171)의 회전수 및 회전 토크는 압축 상사점 C/T의 초월 토크보다 작은 값으로 설정되어 있다.

제1 시간과 제2 시간이 다른 것은 각각의 시동 형태에 따라 엔진 가열 정도가 다르기 때문이고, 이 정도에 따라 엔진 냉각수의 온도가 동일해도 회전에 대한 저항력이 다르기 때문이다. 스로틀 센서(257)의 출력에 의거하여 발진 조작을 검지하여 엔진을 재시동시키는 경우보다 스타터 스위치(258)에 의해 초기 시동되는 경우쪽이 덜 뜨거워 저항력이 크기 때문에, 역회전 시간은 크다(Ty1 ＞ Ty2).

또한, 제2 시간에 대한 제1 시간의 비는 엔진 냉각수온이 높아질수록 즉 회전에 대한 저항력이 작아질수록 작아진다. 수온이 높아져 회전에 대한 저항력이 작아지면, 뜨거워지지 않은 초기 시동시와, 충분히 뜨거워지지 않은 재시동시에 역회전 시간에 의한 크랭크 샤프트(12)의 회전량에 큰 차이가 없어지기 때문이다.

다음에 엔진 정지시의 스타터 모터(171)의 동작을 위한 구성을 설명한다. 도1은 스타터 모터(171)의 정,역회전 회로이다. 도1에서 정지시 크랭크각 제어부(1000)는 Ne 센서(153)의 검출신호에 따라 엔진이 정지라고 판단되면, 스타터 릴레이(162)(이하, 「릴레이 RyA」라고 한다)를 온으로 함과 동시에, 역회전 릴레이(162a)(이하 「릴레이 RyB」라고 한다)를 오프로 한다. 이 릴레이 변환 상태는 도14에 관해 설명한 바와같이 저항력 검출수단으로서의 수온 센서(155)의 수온 검출 결과에 따라 결정되는 시간Ty1 또는 시간Ty2만큼 지속된다. 또한, 스타터 릴레이 제어부(400)에는 스타터 스위치(258) 및 스톱 스위치(259) 등의 온·오프 신호가 입력되며, 시동 조건이 만족되면 릴레이RyA가 온으로 된다.

한편, 스타터 모터(171)는 릴레이RyB의 제1 접점Ryb1을 통해 릴레이RyA의 접점Rya에 접속됨과 동시에, 릴레이RyB의 제2 접점Ryb2 및 저항R을 통하여 릴레이 RyA의 접점Rya에 접속되어 있다. 릴레이RyA의 접점Rya의 타단은 배터리(168)의 플러스 단자에 접속되며, 또한, 배터리(168)의 마이너스 단자는 상기 제1 접점Ryb1의 상시 밀폐(NC)측 및 Ryb2의 상시 개방(NO)측에 접속되어 있다.

이 구성에서, 릴레이RyA가 온이고, 릴레이RyB가 오프인 경우는 스타터 모터(171)에는 화살표RR방향으로 전류가 흘러 모터(171)는 역회전한다. 즉, 엔진이 정지한 후, 엔진 냉각 수온에 대응한 시간Ty1 또는 시간Ty2가 경과하기 까지 크랭크 샤프트(12)는 역회전한다. 한편, 릴레이RyA가 온이고, 릴레이RyB가 온인 경우는 제1 및 제2 접점Ryb1, Ryb2가 도시와는 반대측으로 변환되며, 스타터 모터(171)에는 화살표 RF방향으로 전류가 흘러 스타터 모터(171)는 정회전한다. 릴레이RyA가 오프일 때는 스타터 모터(171)에 급전되지 않고, 크랭크 샤프트(12)는 회전하지 않는다.

또한, 스타터 모터(171)는 경량 소형화이므로, 저토크 모터를 사용하고, 이를 정회전시는 각을 진행시켜 토크를 증대시키고 있다. 따라서, 역회전시는 각이 지연되므로 토크는 정회전시 토크의 1/2 내지 1/3정도 밖에 되지 않는다. 또한 역회전의 경우는 릴레이 접점 보호의 목적으로 저항R을 통하여 전류가 흐르므로, 정회전의 경우보다 전류가 제한되므로, 역회전시는 정회전시보다 회전속도가 매우 작아진다. 이들 상승작용에 의해 만약 역회전의 개시위치가 상기 저부하 범위에 가깝던지, 이미 저부하 범위에 들어가 있고, 크랭크가 압축 상사점 C/T까지 역회전된다고 해도, 이 압축 상사점 C/T를 넘어 원하지 않는 크랭크 각도 위치, 즉 정회전시에 압축 상사점C/T를 넘을 때에 높은 부하 토크를 필요로 하는 위치까지 역회전되지는 않는다. 따라서, 역회전 종료시에 크랭크 각도 위치가 압축 상사점C/T 근방에 까지 도달해도 통전을 정지했을 시에는 크랭크는 압축 상사점C/T로부터 정회전 방향으로 회전하여 정지한다.

이어서, 상기 제어를 도19의 플로우 챠트를 참조하여 설명한다. 이 플로우 챠트에 도시한 처리는 메인 스위치(173)가 온 조작되면 실행되며, 스타터 스위치(258)가 온이고, 또한 스톱 스위치(259)가 온으로 되면 시동 제어가 개시된다. 우선, 스텝 S1에서는 수온 센서(155)의 출력에 의해 엔진 냉각수 온도를 검출한다. 스텝 S2에서는 검출한 상기 수온에 대응하는 역회전 시간Ty1을 상기 테이블(도18 참조)로부터 판독한다. 스텝 S3에서는 릴레이RyA를 온으로 하고, 이 온 상태를 시간 Ty1만큼 유지하기 위한 타이머T1를 스타트시킨다. 이 때, 릴레이RyB는 오프이므로, 크랭크 샤프트(12)는 역회전한다.

스텝 S4에서는 타이머T1이 시간Ty1에 도달했는지 여부를 판단하고, 이 판단이 긍정이면 스텝S5로 진행된다. 스텝 S5에서는 릴레이RyB를 온으로 하여 크랭크의 정회전을 개시한다. 이와 동시에 타이머T1를 클리어한다. 스텝S6에서는 스타터 스위치(258)가 오프인지 여부가 판단되며, 운전자가 스타트 스위치(258)를 떼면, 이 판단이 긍정으로 되어 스텝 S7로 진행된다.

스텝 S7에서는 릴레이RyA를 오프로 하고, 스텝S8에서는 타이머Tp를 스타트시킨다. 스텝S9에서는 타이머Tp의 값이 릴레이RyB의 접점 보호를 위한 시간t1이 경과했는지 여부를 판단한다. 시간t1이 경과하면 스텝S10에서 릴레이RyB를 오프로 한다. 스텝S11에서는 타이머Tp를 리셋한다.

시동 제어가 종료되면, 다음 제어 종류를 판별하고(스텝S12), 각각의 제어, 즉 점화 제어(스텝 S13), 충전제어(스텝 S14), 전조등 제어(스텝 S15) 및 부저 제어(스텝 S16) 등이 반복되어 차량은 주행을 계속한다. 주행 중에 예정 조건이 성립하면 시동 제어를 위해 스텝 S1으로 진행하던지, 엔진 정지 제어(상세하게는 후술)로 이행한다.

다음에 엔진 정지 제어 처리를 설명한다. 도20의 플로우 챠트에 있어서, 스텝 S21에서는 수온 센서(155)의 출력에 의해 엔진 냉각수 온도를 검출한다. 스텝S22에서는 검출한 상기 수온에 대응하는 역회전 시간Ty2을 상기 테이블(도18 참조)로부터 판독한다. 스텝 S23에서는 릴레이RyA를 온으로 하고, 이 온 상태를 시간 Ty2만큼 유지하기 위한 타이머T2를 스타트시킨다. 이 때, 릴레이RyB는 오프이므로, 크랭크 샤프트(12)는 역회전한다.

스텝 S24에서는 타이머T2가 시간Ty2에 도달했는지 여부를 판단하고, 이 판단이 긍정이면 스텝 S25로 진행한다. 스텝 S25에서는 타이머T2를 클리어로 한다. 스텝S26에서는 릴레이RyA를 오프로 한다. 릴레이RyA가 오프로 되면, 스타터 모터(171)는 정지한다.

스텝 S27에서는 엔진 시동 조건이 성립했는지 여부, 즉 스타터 스위치(258)가 온이고 또한 스톱 스위치(259)가 온이면 엔진 시동 조건이 성립한다. 엔진 시동 조건이 성립하면 스텝 S28로 진행하여 릴레이RyB를 온으로 한다. 릴레이RyB를 온으로 함으로써 정회전 준비가 이루어진다. 스텝 S29에서는 타이머Tp를 스타트시킨다. 스텝 S30에서는 타이머Tp의 값이 릴레이RyB의 접점 보호를 위한 시간t1이 경과했는지 여부를 판단한다. 시간t1이 경과하면 스텝 S31에서 타이머Tp를 리셋하고, 스텝S32에서는 릴레이RyA를 온으로 한다. 이에 따라 크랭크 샤프트(12)는 회전을 개시한다. 스텝 S28에서 릴레이RyB가 온으로 되어 있으므로, 크랭크 샤프트(12)의 회전방향은 정회전방향이다. 스텝 S33에서는 엔진이 시동되었는지 여부가 판별되며, 엔진이 시동되었으면 스텝 S7(도19)로 진행된다.

스텝 S33이 부정인 경우, 즉 미리 크랭크 샤프트(12)를 역회전시켜 두었는데도 불구하고, 그 후의 정회전 동작에 의해 엔진이 시동되지 않은 경우는 스텝 S34에서 릴레이RyA를 오프로 하여 일단 스타터 모터(171)를 정지시키고, 역회전을 위해 스텝 S35에서 릴레이RyB를 오프로 한다. 스텝 S36에서는 릴레이RyA를 온으로 하고, 이 온 상태를 시간Ty1만큼 유지하기 위한 타이머T1을 스타트시킨다. 시간Ty1 사이만큼 크랭크 샤프트(12)는 역회전된다.

스텝 S37에서는 타이머T1가 시간Ty1에 도달했는지 여부를 판단하고, 이 판단이 긍정이면 스텝 S38로 진행한다. 스텝 S38에서는 릴레이RyB를 온으로 하여 크랭크의 정회전을 개시한다. 이와 동시에 타이머T1을 클리어로 한다. 스텝 S39에서는 엔진이 시동되었는지 여부를 판단하고, 엔진이 시동되었으면 스텝 S7로 진행한다.

이렇게 하여 스타터 모터를 역회전시킨 후 정회전시켜도 엔진이 시동하지 않을 때는 크랭크 각도 위치가 어느 위치에 있는지에 상관없이 즉각 크랭크 샤프트(12)를 역회전시킨 후, 다시 정회전시킨다.

본 실시형태에서는 크랭크 샤프트(12)의 부하가 되는 저항력을 대표하는 파라미터로서 냉각수 온도를 채용했는데, 역회전 시간을 결정하는 파라미터는 이에 한정되지 않는다. 예를들면, 엔진 오일의 온도를 검지하는 수단을 설치하고, 이 온도에 따라 역회전 시간을 결정해도 된다.

이상 상술한 바와같이, 청구항1∼6의 발명에 의하면, 회전에 대한 저항력의 크기에 상관없이 크랭크 샤프트를 역회전시켜 정지시켰을 시의 크랭크 각도 위치가 그 위치로부터 정회전된 경우에, 작은 부하 토크로 시동시킬 수 있는 위치가 되도록 제어할 수 있다. 특히, 크랭크 각도가 시동이 용이한 위치에 있는지, 시동 곤란한 위치에 있는지를 판단하지 않고 상기 제어를 행할 수 있으므로, 예를들면 캠 펄서 등, 크랭크 각도 위치를 검출하기 위한 부품을 필요로 하지 않는다. 따라서, 엔진의 경량화, 소형화, 저비용화를 도모할 수 있다.

엔진이 뜨거워진 정도에 따라 역회전 시간을 설정할 수 있으므로, 엔진이 뜨거워졌을 때의 역회전 시간을 짧게 하여 민첩한 시동성을 달성할 수 있다. 특히, 운전자의 발진 조작에 응답하여 엔진을 재시동시키는 제어를 행하는 경우에는 발진까지의 시간이 단축될뿐만 아니라, 역회전 시간을 적정하게 함으로써 통전 시간의 단축화를 도모할 수 있고, 전력 로스를 작게할 수 도 있다.

Claims

크랭크 샤프트를 예정된 역회전 시간 만큼 역회전시킨 후, 정회전시켜 엔진을 시동시키는 엔진 시동장치에 있어서,

상기 역회전 시간은 엔진의 회전에 대한 저항력에 따라, 상기 회전에 대한 저항력이 큰 경우는 길고, 회전에 대한 저항력이 작은 경우는 짧아지도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 엔진 시동장치.
제1항에 있어서, 엔진온도를 상기 회전에 대한 저항력을 나타내는 파라미터로 하여, 상기 엔진 온도가 높을 때는 상기 역회전 시간을 짧게, 상기 엔진 온도가 낮을 때는 상기 역회전 시간을 길게 설정하는 것을 특징으로 하는 엔진 시동장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 역회전 시간이 예정된 엔진 회전에 대한 저항력시에 압축 상사점 및 배기 상사점 사이를 크랭크 샤프트가 회전하는데 요하는 시간 이상으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 엔진 시동장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 차량이 정지했을 때에 엔진을 정지시키고, 운전자에 의한 발진 조작에 응답하여 엔진을 재시동시키는 엔진 정지 시동 제어 수단을 구비하고, 상기 엔진의 재시동시의 상기 역회전 시간이 최초 엔진 시동시의 역회전 시간보다 짧게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 엔진 시동장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 재시동시의 상기 역회전 시간에 대한 최초 엔진 시동시의 상기 역회전 시간의 비가 상기 회전에 대한 저항력이 작아질수록 커지도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 엔진 시동장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 크랭크 샤프트의 역회전시의 회전 속도 및 회전 토크는 압축 상사점을 넘는데 필요한 토크보다 작게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 엔진 시동장치.