TW201414918A - 引擎系統及跨坐型車輛 - Google Patents

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TW201414918A
TW201414918A TW102123709A TW102123709A TW201414918A TW 201414918 A TW201414918 A TW 201414918A TW 102123709 A TW102123709 A TW 102123709A TW 102123709 A TW102123709 A TW 102123709A TW 201414918 A TW201414918 A TW 201414918A
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Kouji Sakai
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Abstract

本發明之引擎系統包含單氣缸之引擎、及ECU。於引擎起動時，藉由起動兼發電機而使曲柄軸朝逆向旋轉。閥驅動部於曲柄軸朝逆向旋轉之期間之第1時間點，以使藉由噴射器而噴射之燃料自進氣通路通過進氣口導引至燃燒室內之方式驅動進氣閥。其後，於藉由曲柄軸之逆向旋轉而使混合氣於燃燒室內處於被壓縮之狀態且活塞未達到壓縮上死點之第2時間點，藉由火星塞而對混合氣點火。

Description

引擎系統及跨坐型車輛
本發明係關於一種引擎系統及具備其之跨坐型車輛。
作為具備單氣缸之引擎之機車等之跨坐型車輛，存在具有起動機馬達之功能之發電機(以下，稱為起動兼發電機設置於曲柄軸上者。此種車輛中，自起動兼發電機不經由減速機而將扭矩直接傳遞至曲柄軸，故而相較於自與發電機分開設置之起動機馬達經由減速機而將扭矩傳遞至曲柄軸之情形，傳遞至曲柄軸之扭矩顯著小。
於單氣缸之引擎停止時，通常活塞藉由慣性而移動至即將達到燃燒室內之壓力成為峰值之壓縮上死點之前之位置為止。因此，於引擎起動時，為了使活塞越過最初之壓縮上死點而需要較大之扭矩。然而，如上所述於自起動兼發電機將扭矩直接傳遞至曲柄軸之情形時，有時無法獲得用以使引擎起動之充分之扭矩，從而活塞無法越過最初之壓縮上死點。因此，為了提高引擎之起動性，存在一種使曲柄軸朝逆向旋轉後朝順向旋轉之技術。
於日本專利特開2005-248921號公報所記載之引擎起動控制裝置中，於引擎停止後，藉由設置於曲柄軸上之起動兼發電機而使曲柄軸逆向旋轉至特定之位置為止，且於引擎起動時，使曲柄軸自該位置朝順向旋轉。該情形時，藉由轉子感測器而檢測起動兼發電機之轉子位 置，且根據轉子感測器之輸出信號而判斷引擎之旋轉方向。於根據其判斷結果而判斷出引擎逆轉時，禁止噴射燃料及點火。
然而，即便使曲柄軸朝逆向旋轉後朝順向旋轉，有時亦無法獲得充分之扭矩，從而活塞無法越過最初之壓縮上死點。
為了使用如上所述之起動兼發電機而使引擎穩定地起動，要求藉由起動兼發電機而產生與自起動機馬達經由減速機而傳遞至曲柄軸之扭矩相同程度之扭矩。因此，必需使用高性能之起動兼發電機。但是，此種起動兼發電機相較於與起動機馬達分開設置之發電機而為大型。因此，會使引擎大型化。又，於大型之起動兼發電機作為發電機而發揮功能之情形時，尤其於引擎之旋轉速度較高之情形時，易產生剩餘之電力，從而使發電損耗增加。
本發明之目的在於提供一種可使引擎穩定地起動且可使引擎小型化之引擎系統及具備其之跨坐型車輛。
(1)本發明之一方面之引擎系統包含：單氣缸引擎；及控制部，其以控制單氣缸引擎之方式構成；且單氣缸引擎包含：燃料噴射裝置，其配置於進氣通路；閥驅動部，其以分別驅動使進氣口開閉之進氣閥及使排氣口開閉之排氣閥之方式構成；點火裝置，其以對燃燒室內之混合氣點火之方式構成；及起動兼發電部，其設置於曲柄軸，以使曲柄軸朝順向或朝逆向旋轉驅動且藉由曲柄軸之旋轉而產生電力之方式構成；控制部於起動時，以使曲柄軸朝逆向旋轉之方式控制起動兼發電部，閥驅動部以於曲柄軸朝逆向旋轉之期間中之第1時間點，使藉由燃料噴射裝置而噴射之燃料自進氣通路通過進氣口導引至燃燒室內之方式，驅動進氣閥，控制部於第1時間點燃料被導引至燃燒室內之後，以於藉由曲柄軸之逆向旋轉而使混合氣於燃燒室內處於被壓縮之狀態且活塞未達到壓縮上死點之第2時間點使混合氣點火之方 式，控制點火裝置。
該引擎系統中，於單氣缸引擎起動時，藉由起動兼發電部而使曲柄軸朝逆向旋轉。於曲柄軸朝逆向旋轉之期間之第1時間點，以使藉由燃料噴射裝置而噴射之燃料自進氣通路通過進氣口導引至燃燒室內之方式藉由閥驅動部而使進氣閥驅動。於第1時間點使燃料導引至燃燒室內之後，於藉由曲柄軸之逆向旋轉而使混合氣於燃燒室內處於被壓縮之狀態且活塞未達到壓縮上死點之第2時間點，藉由點火裝置而使混合氣點火。
該情形時，藉由於燃燒室內產生之爆炸之能量，而以使曲柄軸朝順向旋轉之方式驅動活塞。藉此，可獲得朝順向之充分之扭矩，從而活塞可容易地越過壓縮上死點。因此，可使引擎穩定地起動。又，不使用大型之起動兼發電部，可藉由混合氣之點火而獲得用於引擎之起動之充分之扭矩，因此可使引擎小型化。另一方面，即便係更難以越過最初之壓縮上死點之排氣量較大之引擎，亦可使用將扭矩直接傳遞至曲柄軸之起動兼發動部，而不使用經由減速機將扭矩傳遞至曲柄軸之起動機馬達。進而，無須使用大型之起動兼發電部，故而可抑制產生剩餘之電力。
(2)第1時間點亦可包含於在曲柄軸逆向旋轉時，活塞自排氣上死點下降之期間。
該情形時，於曲柄軸逆向旋轉時，可將燃料及空氣確實額導引至燃燒室內。
(3)亦可為閥驅動部於曲柄軸順向旋轉時，以於曲柄軸之旋轉角度處於第1範圍之期間時使排氣口打開之方式驅動排氣閥，且以於曲柄軸之旋轉角度處於第2範圍之期間時使進氣口打開之方式驅動進氣閥，於曲柄軸逆向旋轉時，以於曲柄軸之旋轉角度處於第1範圍內之第3範圍之期間時使進氣口打開之方式驅動進氣閥，且第3範圍較第1 範圍內之第2範圍之部分大。
於使曲柄軸朝順向旋轉之情形及朝逆向旋轉之情形時，活塞之移動方向成為相反方向。因此，於在曲柄軸順向旋轉時應進行排氣之角度範圍，於曲柄軸逆向旋轉時實施進氣。因此，藉由將第3範圍設定得大於第1範圍內之第2範圍之部分，而於曲柄軸逆向旋轉時充分地實施進氣。藉此，可將燃料及空氣充分地導入至燃燒室內。其結果，可於燃燒室內適當地產生爆炸。
(4)亦可於第2範圍與第3範圍之間存在間隔。該情形時，可以適當之時序將燃料及空氣導引至燃燒室內。
(5)閥驅動部亦可於曲柄軸逆向旋轉時，以於曲柄軸之旋轉角度至少處於第3範圍之期間時不使排氣口打開之方式驅動排氣閥。
該情形時，於曲柄軸逆向旋轉時，於第3範圍使進氣口打開且使排氣口關閉，故而可效率佳地將燃料及空氣導引至燃燒室內。
(6)控制部亦可以如下方式控制燃料噴射裝置，即於曲柄軸順向旋轉時，於曲柄軸之旋轉角度處於第4範圍時噴射燃料，且於曲柄軸逆向旋轉時，於曲柄軸之旋轉角度處於與第4範圍不同之第5範圍時噴射燃料。
該情形時，於曲柄軸順向旋轉時及逆向旋轉時之各情形時，可以適當之時序噴射燃料。藉此，可將燃料適當地導引至燃燒室內。
(7)第5範圍亦可以如下方式設定，即於曲柄軸逆向旋轉時，位於較第4範圍更靠近進角側。
該情形時，於曲柄軸逆向旋轉時，可以適當之時序噴射燃料。藉此，可將燃料適當地導引至燃燒室內。
(8)第5範圍亦可處於第2範圍內。該情形時，於曲柄軸逆向旋轉時，可於進氣口打開之前噴射燃料。藉此，於進氣時可將燃料充分地導引至燃燒室內。
(9)亦可為閥驅動部包含：軸部，其以與曲柄軸之旋轉連動地旋轉之方式設置；第1進氣凸輪，其以與軸部一體地旋轉之方式設置，且以作用於進氣閥之方式構成；第2進氣凸輪，其係可相對於軸部旋轉地設置，且以作用於進氣閥之方式構成；第1限制機構，其以限制第2進氣凸輪相對於軸部之移動之方式構成；及第1賦能構件，其以對第2進氣凸輪賦能之方式構成；且第1限制機構設置為將第2進氣凸輪朝第1方向之旋轉制止於軸部之第1位置，且將第2進氣凸輪朝與第1方向相反之第2方向之旋轉制止於軸部之第2位置，第2進氣凸輪構成為於第1位置作用於進氣閥，且於第2位置不作用於進氣閥，第1賦能構件構成為對第2進氣凸輪朝第1方向賦能，於曲柄軸順向旋轉時，藉由自進氣閥對第2進氣凸輪施加較第1賦能構件之賦能力大之反作用力，而使第2進氣凸輪於第2方向移動，於曲柄軸逆向旋轉時，以使第2進氣凸輪作用於進氣閥之方式藉由第1賦能構件之賦能力而使進氣凸輪移動至第1位置。
該情形時，於曲柄軸順向旋轉時，僅第1進氣凸輪作用於進氣閥，第2進氣凸輪因於第2方向移動而不作用於進氣閥。另一方面，於曲柄軸逆向旋轉時，第1進氣凸輪作用於進氣閥，並且第2進氣凸輪藉由移動至第1位置而作用於進氣閥。藉此，於在曲柄軸順向旋轉時應進行排氣之角度範圍，於曲柄軸逆向旋轉時可打開進氣口。藉此，可將燃料充分地導入至燃燒室內。
(10)亦可為第1進氣凸輪具有第1凸輪鼻，第2進氣凸輪具有第2凸輪鼻，於第2進氣凸輪位於第2位置之情形時，第2凸輪鼻之整體與第1凸輪鼻重疊，於第2進氣凸輪位於第1位置之情形時，第2凸輪鼻之至少一部分不與第1凸輪鼻重疊。
該情形時，可以簡單之構成，切換第2進氣凸輪作用於進氣閥之狀態與不作用於進氣閥之狀態。
(11)亦可為閥驅動部進而包含：排氣凸輪，其係可相對於軸部旋轉地設置，且以作用於排氣閥之方式構成；制止部，其係可於旋轉制止位置與可旋轉位置之間移動地設置，上述旋轉制止位置係將排氣凸輪相對於軸部之旋轉制止於軸部之預先設定之位置，上述可旋轉位置係可使排氣凸輪相對於軸部旋轉；及移動部，其於曲柄軸順向旋轉時使制止部移動至旋轉制止位置，於曲柄軸逆向旋轉時使制止部移動至可旋轉位置。
該情形時，於曲柄軸順向旋轉時，藉由移動部而使制止部移動至旋轉制止位置，故而排氣凸輪固定於軸部之預先設定之位置。藉此，排氣凸輪作用於排氣閥。另一方面，於曲柄軸逆向旋轉時，藉由移動部而使制止部移動至可旋轉位置，故而排氣凸輪可相對於軸部旋轉。藉此，於至少一定之角度範圍，排氣凸輪不作用於排氣閥。因此，可維持如下狀態：於曲柄軸順向旋轉時適當地打開排氣口，且於曲柄軸逆向旋轉時關閉排氣口。其結果，於曲柄軸逆向旋轉時可效率佳地進行進氣。
(12)亦可為閥驅動部進而包含：第2限制機構，其係以限制排氣凸輪相對於軸部之移動之方式構成，第2限制機構係設置為將排氣凸輪朝第1方向之旋轉制止於軸部之第3位置，且將排氣凸輪朝第2方向之旋轉制止於軸部之第4位置，於曲柄軸逆向旋轉時，藉由自排氣閥對排氣凸輪施加反作用力，而使排氣凸輪於第1方向移動，制止部於旋轉制止位置將排氣凸輪制止於第4位置。
該情形時，於曲柄軸順向旋轉時，藉由第2限制機構而將排氣凸輪制止於第4位置。於該狀態下，藉由制止部而使排氣凸輪相對於軸部固定。另一方面，於曲柄軸逆向旋轉時，藉由來自排氣閥之反作用力而使排氣凸輪於第1方向旋轉。因此，可以簡單之構成於固定之角度範圍，切換排氣凸輪作用於排氣閥之狀態與不作用於排氣閥之狀 態。
(13)亦可為閥驅動部進而包含第2賦能構件，其係以對排氣凸輪朝第2方向賦能之方式構成，第2賦能構件之賦能力，小於在曲柄軸逆向旋轉時自排氣閥施加至排氣凸輪之朝第1方向之反作用力。
該情形時，於曲柄軸逆向旋轉時，第2賦能構件之朝第2方向之賦能力，小於來自排氣閥之朝第1方向之反作用力，故而防止排氣凸輪於第4位置作用於排氣閥。另一方面，於曲柄軸順向旋轉時，藉由對排氣凸輪朝第2方向賦能，而使排氣凸輪確實地移動至第4位置。
(14)亦可為控制部於第2時間點，於曲柄軸朝順向旋轉之狀態下藉由點火裝置而使混合氣點火。該情形時，於第2時間點之後，可使曲柄軸確實地朝順向旋轉。
(15)亦可為控制部於第2時間點之後，藉由起動兼發電部而使曲柄軸朝順向驅動。該情形時，於第2時間點之後，可獲得朝順向之更大之扭矩。藉此，活塞可容易地越過壓縮上死點。
(16)本發明之另一方面之跨坐型車輛包含：本體部，其具有驅動輪；及上述本發明之一方面之引擎系統，其產生用以使驅動輪旋轉之動力。
於該跨坐型車輛中，藉由引擎系統所產生之動力而使驅動輪旋轉。藉此，本體部移動。該情形時，由於使用有上述本發明之一方面之引擎系統，故而可使引擎穩定地起動，且可使引擎小型化。
根據本發明，可使引擎穩定地起動，且可抑制引擎之大型化。
1‧‧‧車身
2‧‧‧前叉
3‧‧‧前輪
4‧‧‧把手
5‧‧‧座椅
6‧‧‧ECU
7‧‧‧後輪
10‧‧‧引擎
11‧‧‧活塞
12‧‧‧連桿
13‧‧‧曲柄軸
13a‧‧‧鏈輪
14‧‧‧起動兼發電機
15‧‧‧進氣閥
15a‧‧‧閥彈簧
16‧‧‧排氣閥
16a‧‧‧閥彈簧
17‧‧‧閥驅動部
17a‧‧‧鏈輪
17b‧‧‧開口
18‧‧‧火星塞
19‧‧‧噴射器
21‧‧‧進氣口
22‧‧‧進氣通路
23‧‧‧排氣口
24‧‧‧排氣通路
25‧‧‧鏈條
31‧‧‧氣缸
31a‧‧‧燃燒室
32‧‧‧氣缸頭
41‧‧‧起動機開關
42‧‧‧進氣壓力感測器
43‧‧‧曲柄角度感測器
44‧‧‧電流感測器
100‧‧‧機車
200‧‧‧引擎系統
210‧‧‧軸構件
210a‧‧‧貫通孔
210b‧‧‧貫通孔
211‧‧‧凸緣部
212‧‧‧凸輪安裝部
213、216‧‧‧軸承部
214‧‧‧凸輪安裝部
215‧‧‧彈簧安裝部
217‧‧‧嵌合銷
220‧‧‧彈簧固定構件
221‧‧‧凸緣部
225‧‧‧扭轉螺旋彈簧
230‧‧‧排氣凸輪
230T‧‧‧凸輪鼻
231‧‧‧槽部
232‧‧‧凹部
240‧‧‧主進氣凸輪
240T‧‧‧凸輪鼻
241‧‧‧嵌合銷
245‧‧‧副進氣凸輪
245T‧‧‧凸輪鼻
246‧‧‧開口
250‧‧‧彈簧固定構件
251‧‧‧突起部
255‧‧‧扭轉螺旋彈簧
260‧‧‧螺栓
300‧‧‧切換機構
310‧‧‧彈簧卡止構件
315‧‧‧彈簧
320‧‧‧移動構件
321‧‧‧移動制止部
322‧‧‧彈簧卡止部
323‧‧‧第1抵接部
324‧‧‧楔形部
325‧‧‧第2抵接部
326‧‧‧被按壓部
330‧‧‧嵌合構件
331‧‧‧抵接部
332‧‧‧嵌合部
335‧‧‧彈簧
340‧‧‧按壓機構
350‧‧‧滑動機構
351‧‧‧固定構件
352‧‧‧滑動構件
410‧‧‧蓋構件
411‧‧‧階差部
412‧‧‧階差部
420‧‧‧旋轉構件
421‧‧‧球支承部
422‧‧‧凸緣部
423‧‧‧滑動部
424a、424b、424c、424d‧‧‧槽
430‧‧‧環狀構件
431a、431b‧‧‧球狀構件
440‧‧‧保持構件
441‧‧‧球保持部
441a、441b‧‧‧凹部
442‧‧‧棒保持部
450‧‧‧棒狀構件
510‧‧‧進氣搖臂
511、521‧‧‧軸
512、522‧‧‧滾輪
513、523‧‧‧調節器
520‧‧‧排氣搖臂
A0~A4、A11~A16、A21~A23、A30~A31‧‧‧角度
B1、B2‧‧‧軸承
CA‧‧‧一端部
CB‧‧‧另一端部
DA‧‧‧一端部
DB‧‧‧另一端部
G、P1~P8、R1、R2‧‧‧箭頭
Q1‧‧‧第1方向
Q2‧‧‧第2方向
Q3‧‧‧第3方向
Q4‧‧‧第4方向
S1~S41‧‧‧步驟
SL‧‧‧節流閥
圖1係表示本發明之一實施形態之機車之概略構成之模式側視圖。
圖2係用以對引擎系統之構成進行說明之模式圖。
圖3係用以對引擎之動作進行說明之圖。
圖4係用以對引擎之動作進行說明之圖。
圖5係引擎起動處理之第1例之流程圖。
圖6係引擎起動處理之第1例之流程圖。
圖7係引擎起動處理之第1例之流程圖。
圖8係引擎起動處理之第2例之流程圖。
圖9係用以對閥驅動部之具體例進行說明之模式側視圖。
圖10係閥驅動部及其周邊部分之剖面圖。
圖11係閥驅動部之外觀立體圖。
圖12係閥驅動部之剖面圖。
圖13係閥驅動部之部分分解立體圖。
圖14係閥驅動部之部分分解立體圖。
圖15係切換機構之外觀立體圖。
圖16係切換機構之剖面圖。
圖17係按壓機構之分解立體圖。
圖18(a)及(b)係用以對主進氣凸輪及副進氣凸輪進行說明之圖。
圖19(a)~(d)係用以對曲柄軸順向旋轉時之主進氣凸輪及副進氣凸輪之作用進行說明之圖。
圖20(a)~(d)係用以對曲柄軸逆向旋轉時之主進氣凸輪及副進氣凸輪之作用進行說明之圖。
圖21(a)及(b)係表示進氣閥之提昇量之圖。
圖22(a)及(b)係用以對排氣凸輪進行說明之剖面圖。
圖23(a)~(d)係用以對曲柄軸順向旋轉時之排氣凸輪之作用進行說明之圖。
圖24(a)~(d)係用以對曲柄軸逆向旋轉時之排氣凸輪之作用進行說明之圖。
圖25(a)及(b)係表示曲柄軸之旋轉方向剛自逆向切換為順向後之 排氣凸輪之動作的圖。
圖26(a)及(b)係用以對切換機構之動作進行說明之圖。
圖27(a)及(b)係用以對切換機構之另一例進行說明之圖。
以下，對作為本發明之實施形態之跨坐型車輛之一例的機車使用附圖進行說明。
(1)機車
圖1係表示本發明之一實施形態之機車之概略構成之模式側視圖。圖1之機車100中，於車身1之前部，可於左右方向搖動地設置有前叉2。於前叉2之上端安裝有把手4，於前叉2之下端可旋轉地安裝有前輪3。
於車身1之大致中央上部設置有座椅5。於座椅5之後方下部配置有ECU(Engine Control Unit；引擎控制單元)6，於座椅5之下方設置有單氣缸之引擎10。藉由ECU6及引擎10而構成引擎系統200。於車身1之後端下部可旋轉地安裝有後輪7。藉由引擎10所產生之動力而對後輪7進行旋轉驅動。
(2)引擎系統
圖2係用以對引擎系統200之構成進行說明之模式圖。如圖2所示，引擎10包含活塞11、連桿12、曲柄軸13、起動兼發電機14、進氣閥15、排氣閥16、閥驅動部17、火星塞18及噴射器19。
活塞11係可於氣缸31內往返運動地設置，且經由連桿12而與曲柄軸13連接。活塞11之往返運動被轉換為曲柄軸13之旋轉運動。於曲柄軸13設置有起動兼發電機14。起動兼發電機14係具有起動機馬達之功能之發電機，對曲柄軸13朝順向及逆向旋轉驅動且藉由曲柄軸13之旋轉而產生電力。起動兼發電機14不經由減速機而將扭矩直接傳遞至曲柄軸13。於曲柄軸13與後輪7之間設置有單向離合器(未圖示)。曲柄 軸13之順向之旋轉(以下，稱為順向旋轉)經由單向離合器而傳遞至後輪7，曲柄軸13之逆向之旋轉(以下，稱為逆向旋轉)不傳遞至後輪7。
於活塞11上形成有燃燒室31a。燃燒室31a經由進氣口21而與進氣通路22連通，且經由排氣口23而與排氣通路24連通。以使進氣口21開閉之方式設置有進氣閥15，且以使排氣口23開閉之方式設置有排氣閥16。進氣閥15及排氣閥16係藉由閥驅動部17而驅動。於進氣通路22設置有用以調整自外部流入之空氣之流量之節流閥SL。火星塞18係以對燃燒室31a內之混合氣點火之方式構成。噴射器19係以對進氣通路22噴射燃料之方式構成。
ECU6例如包含CPU(central processing unit，中央運算處理單元)及記憶體。亦可代替CPU及記憶體而使用微電腦。於ECU6電性連接有起動機開關41、進氣壓力感測器42、曲柄角度感測器43及電流感測器44。起動機開關41例如設置於圖1之把手4，藉由駕駛員操作。進氣壓力感測器42檢測進氣通路22內之壓力。曲柄角度感測器43檢測曲柄軸13之旋轉角度。電流感測器44檢測流過起動兼發電機14之電流(以下，稱為馬達電流)。
起動機開關41之操作係作為操作信號而提供給ECU6，且進氣壓力感測器42、曲柄角度感測器43及電流感測器44之檢測結果係作為檢測信號而提供給ECU6。ECU6根據所提供之操作信號及檢測信號，而控制起動兼發電機14、火星塞18及噴射器19。
(3)引擎之動作
圖3及圖4係用以對引擎10之動作進行說明之圖。圖3表示正常運轉時之引擎10之動作，圖4表示起動時之引擎10之動作。此處，所謂正常運轉係於引擎10起動後，引擎10穩定地動作之狀態。
於圖3及圖4中，曲柄軸13旋轉2圈(720度)之範圍之旋轉角度以1個圓表示。曲柄軸13之旋轉2圈相當於引擎10之1個循環。引擎10之1 個循環包含進氣衝程、壓縮衝程、燃燒衝程及排氣衝程。以下，將曲柄軸13之旋轉角度稱為曲柄角度。
圖2之曲柄角度感測器43係檢測曲柄軸13旋轉1圈(360度)之範圍之旋轉角度。ECU6根據藉由進氣壓力感測器42檢測到之進氣通路22內之壓力，而判定藉由曲柄角度感測器43檢測到之曲柄角度對應於與引擎10之1個循環相當之曲柄軸13之旋轉2圈中之哪一圈。藉此，ECU6可獲取曲柄軸13之旋轉2圈(720度)之範圍之旋轉角度。
於圖3及圖4中，角度A0係活塞11(圖2)位於排氣上死點時之曲柄角度，角度A2係活塞11位於壓縮上死點時之曲柄角度，角度A1、A3係活塞11位於下死點時之曲柄角度。箭頭R1表示曲柄軸13之順向旋轉時之曲柄角度之變化方向，箭頭R2表示曲柄軸13之逆向旋轉時之曲柄角度之變化方向。箭頭P1~P4表示曲柄軸13之順向旋轉時之活塞11之移動方向，箭頭P5~P8表示曲柄軸13之逆向旋轉時之活塞11之移動方向。
(3-1)正常運轉時
首先，一面參照圖3一面對正常運轉時之引擎10之動作進行說明。於正常運轉時，曲柄軸13(圖2)朝順向旋轉。因此，曲柄角度朝箭頭R1之方向變化。該情形時，如箭頭P1~P4所示，於自角度A0至角度A1之範圍活塞11(圖2)下降，於自角度A1至角度A2之範圍活塞11上升，於自角度A2至角度A3之範圍活塞11下降，於自角度A3至角度A0之範圍活塞11上升。
於角度A11時，藉由噴射器19(圖2)而向進氣通路22(圖2)噴射燃料。於順向上，角度A11位於較角度A0更靠近進角側。角度A11為第4範圍之例。繼而，於自角度A12至角度A13之範圍，藉由進氣閥15(圖2)而使進氣口21(圖2)打開。於順向上，角度A12位於較角度A11更靠近遲角側且較角度A0更靠近進角側，角度A13位於較角度A1更靠近遲 角側。自角度A12至角度A13之範圍為第2範圍之例。藉此，將包含空氣及燃料之混合氣通過進氣口21而導入至燃燒室31a(圖2)內。
其次，於角度A14，藉由火星塞18(圖2)而對燃燒室31a(圖2)內之混合氣點火。角度A14與角度A2大體一致。藉此，於燃燒室31a內產生爆炸。爆炸之能量成為活塞11之驅動力。其後，於自角度A15至角度A16之範圍，藉由排氣閥16(圖2)而使排氣口23(圖2)打開。於順向上，角度A15位於較角度A3更靠近進角側，角度A16位於較角度A0更靠近遲角側。自角度A15至角度A16之範圍為第1範圍之例。藉此，自燃燒室31a通過排氣口23而將燃燒後之氣體排出。
(3-2)起動時
其次，一面參照圖4一面對起動時之引擎10之動作進行說明。於圖4中，首先，藉由使曲柄軸13(圖2)朝順向或逆向旋轉，而將曲柄角度調整為角度A30。角度A30係位於角度A1與角度A2之間。繼而，自角度A30使曲柄軸13朝逆向旋轉。
於曲柄軸13之逆向旋轉時，曲柄角度朝箭頭R2之方向變化。該情形時，如箭頭P5~P8所示，自角度A2至角度A1之範圍活塞11下降，自角度A1至角度A0之範圍活塞11上升，自角度A0至角度A3之範圍活塞11下降，自角度A3至角度A2之範圍活塞11上升。曲柄軸13之逆向旋轉時之活塞11之移動方向與曲柄軸13之順向旋轉時之活塞11之移動方向成為相反方向。
於角度A23，藉由噴射器19(圖2)而向進氣通路22(圖2)噴射燃料。於逆向上，角度A23位於較角度A0更靠近進角側。角度A23為第5範圍之例。又，於自角度A13至角度A12之範圍及自角度A21至角度A22之範圍，藉由進氣閥15(圖2)而使進氣口21(圖2)打開。於逆向上，角度A21、A22位於較角度A0更靠近遲角側。該情形時，於自角度A1至角度A0之範圍活塞11上升，故而於自角度A13至角度A12之範圍， 空氣及燃料幾乎不導入至燃燒室31a。其後，於自角度A0至角度A3之範圍活塞11下降，故而於自角度A21至角度A22之範圍，包含空氣及燃料之混合氣通過進氣口21導入至燃燒室31a內。曲柄角度處於自角度A21至角度A22之範圍之一時間點為第1時間點之例。又，自角度A16至角度A12之範圍及自角度A21至角度A22之範圍為第3範圍之例。
繼而，於角度A31，曲柄軸13之旋轉方向自逆向切換為順向。於逆向上，角度A31位於較角度A2稍靠近進角側。藉此，曲柄角度朝箭頭R1之方向變化。又，於角度A31時，藉由火星塞18(圖2)而對燃燒室31a內之混合氣點火。藉此，於燃燒室31a內產生爆炸，使曲柄軸13驅動。曲柄角度為角度A31之時間點為第2時間點之例。
本實施形態中，於曲柄軸13之逆向旋轉停止之後，藉由火星塞18而對燃燒室31a內之混合氣點火。藉此，可使曲柄軸13確實地朝順向驅動。若可藉由調整點火之時序等而使曲柄軸13朝順向驅動，則於曲柄軸13之逆向旋轉停止之前，亦可藉由火星塞18而對燃燒室31a內之混合氣點火。
其後，執行與圖3相同之動作。具體而言，於圖3之角度A11，向進氣通路22(圖2)噴射燃料，於自角度A12至角度A13之範圍，向燃燒室31a導入混合氣。繼而，於角度A14，藉由火星塞18(圖2)而對燃燒室31a內之混合氣點火，於自角度A15至角度A16之範圍，自燃燒室31a通過排氣口23將燃燒後之氣體排出。其後，引擎10進行至正常運轉。
如此，本實施形態中，於引擎10起動時，一面藉由起動兼發電機14而使曲柄軸13逆向旋轉一面將混合氣導引至燃燒室31a，其後，於活塞11接近壓縮上死點之狀態下，對燃燒室31a內之混合氣點火。藉此，以使曲柄軸13朝順向旋轉之方式驅動活塞11，從而獲得朝順向 之充分之扭矩。其結果，活塞11可容易地越過最初之壓縮上死點。
再者，於在角度A31將曲柄軸13之旋轉方向自逆向切換為順向之後，且於自圖3之角度A12至角度A13之範圍藉由進氣閥15而使進氣口21打開之前，亦可於自角度A15至角度A16之範圍，藉由排氣閥16而將排氣口23打開。該情形時，於自角度A12至角度A13之範圍進行進氣之前，藉由於角度A31之點火而燃燒後之氣體自燃燒室31a排出。
(4)引擎起動處理 (4-1)第1例
於引擎10起動時，ECU6根據預先記憶於記憶體中之控制程式而進行引擎起動處理。圖5~圖7係引擎起動處理之第1例之流程圖。引擎起動處理例如係藉由未圖示之主開關接通而開始。
如圖5所示，首先，ECU6判定當前之曲柄角度是否記憶於記憶體中(步驟S1)。當前之曲柄角度例如於前次之引擎10停止時記憶於記憶體中。於記憶有當前之曲柄角度之情形時，ECU6以使當前之曲柄角度與圖4之角度A30一致之方式，控制起動兼發電機14(步驟S2)。
於未記憶當前之曲柄角度之情形時，ECU6以使曲柄軸13朝順向旋轉之方式控制起動兼發電機14(步驟S3)。該情形時，活塞11以不越過壓縮上死點(圖3及圖4之角度A2)之方式，根據來自電流感測器44(圖2)之檢測信號而調整起動兼發電機14之扭矩。
其次，ECU6判定自於步驟S3曲柄軸13開始旋轉起是否經過規定時間(步驟S4)。於未經過規定時間之情形時，ECU6以使曲柄軸13繼續順向旋轉之方式控制起動兼發電機14。若經過規定時間，則ECU6以使曲柄軸13停止旋轉之方式控制起動兼發電機14(步驟S5)。藉此，曲柄角度被調整為圖4之角度A30附近。
再者，亦可於步驟S3，於使曲柄軸13朝順向旋轉時檢測曲柄角度，且根據其檢測值而將曲柄角度調整為圖4之角度A30。
繼而，如圖6所示，ECU6判定預先設定之引擎10之起動條件是否成立(步驟S6)。引擎10之起動條件例如係將起動機開關41(圖2)接通。作為引擎10之起動條件，亦可設定斷開未圖示之制動開關、操作未圖示之加速器手柄、或者未圖示之蓄電池之電壓降低等其他條件。
於引擎10之起動條件成立之情形時，ECU6執行引擎起動處理之逾時設定(步驟S7)。具體而言，測量自該時間點起之經過時間。若經過時間達到預先設定之結束時間，則強制結束引擎起動處理(下述之步驟S17)。
其次，ECU6以使曲柄軸13朝逆向旋轉之方式控制起動兼發電機14(步驟S8)。其次，ECU6根據來自進氣壓力感測器42(圖2)及曲柄角度感測器43(圖2)之檢測信號，而判定當前之曲柄角度是否達到圖4之角度A23(步驟S9)。於當前之曲柄角度達到角度A23之前，ECU6重複執行步驟S9之處理。若當前之曲柄角度達到角度A23，則ECU6以開始對進氣通路22(圖2)噴射燃料之方式控制噴射器19(步驟S10)。
其次，ECU6判定自步驟S10之燃料噴射開始起是否經過預先設定之噴射時間(步驟S11)。於經過預先設定之噴射時間之前，ECU6以使燃料之噴射繼續之方式控制噴射器19。若經過預先設定之噴射時間，則ECU6以使燃料之噴射停止之方式控制噴射器19(步驟S12)。
其次，如圖7所示，ECU6根據來自電流感測器44之檢測信號，判定馬達電流是否達到預先設定之閾值(步驟S13)。該情形時，曲柄角度越接近圖4之角度A2，則馬達電流越大。本例中，於曲柄角度達到圖4之角度A31，馬達電流達到閾值。
於流過起動兼發電機14之電流達到預先設定之閾值之情形時，ECU6以使曲柄軸13之逆向旋轉停止之方式控制起動兼發電機14(步驟S14)，開始對火星塞18之通電(步驟S15)。其次，ECU6判定自步驟S15之通電開始起是否經過預先設定之通電時間(步驟S16)。於經過預 先設定之通電時間之前，ECU6使對火星塞18之通電繼續。若經過預先設定之通電時間，則ECU6使對火星塞18之通電停止(步驟S17)。藉此，使燃燒室31a內之混合氣點火。又，ECU6以使曲柄軸13朝順向旋轉之方式控制起動兼發電機14(步驟S18)。藉此，ECU6使引擎起動處理結束。其後，ECU6執行與圖3之正常運轉之動作對應之控制動作。再者，利用起動兼發電機14對曲柄軸13之驅動，於例如自步驟S18之處理起經過固定時間之後停止。
於步驟S13中，於馬達電流未達到閾值之情形時，ECU6判定自圖6之步驟S7之逾時設定起是否經過預先設定之結束時間(步驟S19)。有時因引擎10之故障而導致流過起動兼發電機14之電流未達到閾值便自逾時設定起經過預先設定之結束時間。作為引擎10之故障，有起動兼發電機14之動作不良或閥驅動部17之動作不良等。於未經過結束時間之情形時，ECU6返回至步驟S13之處理。若經過結束時間，則ECU6以使曲柄軸13之逆向旋轉停止之方式控制起動兼發電機14(步驟S20)，並且警告駕駛員引擎10產生故障(步驟S21)。具體而言，例如使未圖示之警告燈點亮。藉此，ECU6使引擎起動處理結束。
(4-2)第2例
圖8係引擎起動處理之第2例之流程圖。ECU6亦可執行圖8之步驟S31~S41之處理而代替圖7之步驟S13~S21之處理。
於圖8之例中，ECU6根據來自曲柄角度感測器43(圖2)之檢測信號，而於圖6之步驟S8中曲柄軸13開始逆向旋轉之後，判定曲柄軸13是否已旋轉預先設定之逆向旋轉角度(步驟S31)。逆向旋轉角度相當於圖4之自角度A30至角度A31之角度。例如，於曲柄軸13開始逆向旋轉之後，若自曲柄角度感測器43供給與作為檢測信號之逆向旋轉角度對應之規定數量之脈衝，則ECU6判定為曲柄軸13已旋轉逆向旋轉角度。
於曲柄軸13已旋轉逆向旋轉角度之情形時，ECU6以使曲柄軸13之逆向旋轉停止之方式控制起動兼發電機14(步驟S32)，開始進行對火星塞18之通電(步驟S33)。
其次，ECU6於步驟S33之通電開始之後，判定曲柄軸13是否已旋轉預先設定之通電角度(步驟S34)。通電角度相當於圖7之步驟S16之通電時間中曲柄軸13旋轉之角度。例如，於通電開始之後，若自曲柄角度感測器43供給與作為檢測信號之通電角度對應之規定數量之脈衝，則ECU6判定為曲柄軸13已旋轉通電角度。
於曲柄軸13已旋轉通電角度之情形時，ECU6以停止對火星塞18之通電(步驟S35)，並且使曲柄軸13朝順向旋轉之方式控制起動兼發電機14(步驟S36)，結束引擎起動處理。
另一方面，於步驟S31中，於曲柄軸13未旋轉逆向旋轉角度之情形時，ECU6判定自步驟S7之逾時設定起是否經過預先設定之第1結束時間(步驟S37)。於未經過第1結束時間之情形時，ECU6返回至步驟S31之處理。若經過第1結束時間，則ECU6以使曲柄軸13之逆向旋轉停止之方式控制起動兼發電機14(步驟S38)，並且將引擎10中已產生故障警告駕駛員(步驟S41)，結束引擎起動處理。
又，於步驟S34中，於曲柄軸13未旋轉通電角度之情形時，ECU6判定自步驟S7之逾時設定起是否經過預先設定之第2結束時間(步驟S39)。第2結束時間設定為較上述第1結束時間長。於未經過第2結束時間之情形時，ECU6返回至步驟S34之處理。若經過第2結束時間，則ECU6停止對火星塞18之通電(步驟S40)，並且對駕駛員警告引擎10產生故障(步驟S41)而結束引擎起動處理。
如此，於第2例中，根據來自曲柄角度感測器43之檢測信號，而使曲柄軸13之逆向旋轉停止(步驟S31、S32)。又，根據來自曲柄角度感測器43之檢測信號，而使對火星塞18之通電停止(步驟S34，S35)。 藉此，可以適當之時序使曲柄軸13之逆向旋轉及對火星塞18之通電停止。
又，於步驟S33對火星塞18之通電開始之後，且於步驟S39經過第2結束時間之情形時，於步驟S40停止對火星塞18之通電。藉此，防止長時間連續地對火星塞18之通電。
(5)閥驅動部 (5-1)構成
對閥驅動部17之具體例進行說明。圖9係用以對閥驅動部17之具體例進行說明之模式側視圖。圖9之閥驅動部17係凸輪軸，其經由下述之進氣搖臂510(圖10)及排氣搖臂520(圖10)而驅動圖2之進氣閥15及排氣閥16。閥驅動部17可旋轉地設置於氣缸頭32內。閥驅動部17具有鏈輪17a，曲柄軸13具有鏈輪13a。於鏈輪13a及鏈輪17a安裝有環形之鏈條25。藉此，將曲柄軸13之旋轉經由鏈條25而傳遞至閥驅動部17。閥驅動部17之旋轉速度為曲柄軸13之旋轉速度之一半。
(5-2)閥之驅動
圖10係閥驅動部17及其周邊部分之剖面圖。於圖10中，表示自圖9之箭頭G之方向觀察之閥驅動部17。如圖10所示，於氣缸頭32內，設置有進氣搖臂510及排氣搖臂520。進氣搖臂510係可以軸511為中心搖動地設置。於進氣搖臂510之一端部設置有滾輪512，於另一端部設置有調節器513。滾輪512抵接於閥驅動部17之主進氣凸輪240或副進氣凸輪245。主進氣凸輪240或副進氣凸輪245之詳細情形將於下文描述。調節器513抵接於進氣閥15之上端部。對進氣閥15藉由閥彈簧15a而朝關閉進氣口21之方向賦能。該情形時，自進氣閥15對進氣搖臂510朝上推調節器513之方向施加力。藉此，將進氣搖臂510之滾輪512抵壓於主進氣凸輪240或副進氣凸輪245。
排氣搖臂520係可以軸521為中心搖動地設置。於排氣搖臂520之 一端部設置有滾輪522，於另一端部設置有調節器523。滾輪522抵接於閥驅動部17之排氣凸輪230。排氣凸輪230之詳細情形將於下文描述。調節器523抵接於排氣閥16之上端部。對排氣閥16藉由閥彈簧16a而朝關閉排氣口23之方向賦能。藉此，自排氣閥16對排氣搖臂520朝上推調節器523之方向施力，將排氣搖臂520之滾輪522抵壓於排氣凸輪230。
於曲柄軸13(圖9)順向旋轉時，閥驅動部17朝第1方向Q1旋轉，於曲柄軸13逆向旋轉時，閥驅動部17朝第2方向Q2旋轉。使閥驅動部17旋轉，藉此，主進氣凸輪240及副進氣凸輪245使進氣搖臂510搖動，且排氣凸輪230使排氣搖臂520搖動。藉此，進氣閥15使進氣口21開閉，並且排氣閥16使排氣口23開閉。
圖11係閥驅動部17之外觀立體圖，圖12係閥驅動部17之剖面圖。圖13及圖14係自彼此不同之方向觀察之閥驅動部17之部分分解立體圖。如圖11及圖12所示，閥驅動部17包含鏈輪17a、軸構件210、彈簧固定構件220、排氣凸輪230、副進氣凸輪245、彈簧固定構件250及切換機構300。
如圖13及圖14所示，軸構件210具有大致圓筒形狀，且具有沿軸心之貫通孔210a。於以下之說明中，所謂軸方向係指與軸構件210之軸心平行之方向，所謂圓周方向係指以軸構件210之軸心為中心之圓周方向。於軸構件210，一體地設置有主進氣凸輪240。於主進氣凸輪240之一側之軸構件210之部分安裝有排氣凸輪230及彈簧固定構件220。又，於主進氣凸輪240之另一側之軸構件210之部分安裝有副進氣凸輪245及彈簧固定構件250。
如圖13所示，於主進氣凸輪240之一側之軸構件210之部分設置有凸緣部211、凸輪安裝部212及軸承部213。凸輪安裝部212之外徑小於凸緣部211之外徑，軸承部213之外徑小於凸輪安裝部212之外徑。 於凸輪安裝部212形成有貫通孔210b。如下所述，貫通孔210a及貫通孔210b係相互連通。
排氣凸輪230具有大致環形狀。排氣凸輪230之內徑與軸構件210之凸輪安裝部212之外徑大致相等。排氣凸輪230係以抵接於凸緣部211之方式定位於軸構件210之凸輪安裝部212上。如下所述，排氣凸輪230係可相對於軸構件210而於固定之角度範圍內於圓周方向旋轉地設置。
彈簧固定構件220具有大致圓筒形狀。彈簧固定構件220之內徑與軸構件210之軸承部213之外徑大致相等。彈簧固定構件220係以抵接於凸輪安裝部212之側面之方式定位於軸構件210之軸承部213上。彈簧固定構件220係以相對於軸構件210而於圓周方向不旋轉之方式設置。
於彈簧固定構件220之端部設置有凸緣部221。於除凸緣部221以外之彈簧固定構件220之外周面上配置有扭轉螺旋彈簧225。如圖12所示，扭轉螺旋彈簧225之一端部固定於彈簧固定構件220之凸緣部221，另一端部固定於排氣凸輪230之側面。藉由扭轉螺旋彈簧225而將排氣凸輪230相對於軸構件210朝第2方向Q2(圖10)賦能。
如圖14所示，於主進氣凸輪240之另一側之軸構件210之部分設置有凸輪安裝部214、彈簧安裝部215及軸承部216。彈簧安裝部215之外徑小於凸輪安裝部214之外徑，軸承部216之外徑小於彈簧安裝部215之外徑。
副進氣凸輪245具有大致環形狀。副進氣凸輪245之內徑與軸構件210之凸輪安裝部214之外徑大致相等。副進氣凸輪245係以抵接於主進氣凸輪240之方式定位於軸構件210之凸輪安裝部214上。於副進氣凸輪245形成有沿圓周方向之長條狀之開口246。又，於主進氣凸輪240，以朝另一側突出之方式固定有嵌合銷241(圖12)。嵌合銷241之 前端部嵌合於副進氣凸輪245之開口246。副進氣凸輪245之詳細情形將於下文描述。
彈簧固定構件250具有大致環形狀。彈簧固定構件250之內徑與軸構件210之彈簧安裝部215之外徑大致相等。彈簧固定構件250係以抵接於凸輪安裝部214之側面之方式定位於彈簧安裝部215上。彈簧固定構件250係以相對於軸構件210而於周方向不旋轉之方式設置。
於彈簧固定構件250之端部設置有突起部251。於彈簧固定構件250之外周面上配置有扭轉螺旋彈簧255。如圖12所示，扭轉螺旋彈簧255之一端部固定於彈簧固定構件250之突起部251，另一端部固定於副進氣凸輪245之側面。藉由扭轉螺旋彈簧255而將副進氣凸輪245相對於軸構件210朝第1方向Q1(圖10)賦能。
如圖12所示，於軸構件210之軸承部213之一端部，與軸方向垂直地配置有鏈輪17a。於鏈輪17a之中心部形成有開口17b。又，於貫通孔210a之一端部之內周面形成有螺紋。通過鏈輪17a之開口17b而將螺栓260擰進貫通孔210a中。藉此，鏈輪17a固定於軸構件210。
於圖10之氣缸頭32內，以與軸構件210之軸承部213之外周面抵接之方式設置有軸承B1，且以與軸承部216之外周面抵接之方式設置有軸承B2。藉由軸承B1、B2而可於圓周方向旋轉地保持軸構件210。
圖15係切換機構300之外觀立體圖，圖16係切換機構300之剖面圖。如圖15及圖16所示，切換機構300包含彈簧卡止構件310、彈簧315、移動構件320、嵌合構件330、彈簧335、按壓機構340及滑動機構350。
如圖16所示，彈簧卡止構件310係以與圖12之螺栓260之前端部對向之方式配置於軸構件210之貫通孔210a內。彈簧315之一端部卡止於彈簧卡止構件310。
以與彈簧卡止構件310相鄰之方式，可於軸構件210之貫通孔210a 內沿軸方向移動地配置有移動構件320。移動構件320包含移動制止部321、彈簧卡止部322、第1抵接部323、楔形部324、第2抵接部325及被按壓部326。移動制止部321係以自彈簧卡止部322朝軸方向突出之方式設置。彈簧卡止部322之外徑大於移動制止部321之外徑，且與貫通孔210a之內徑大致相等。以包圍移動制止部321之外周面之方式配置有彈簧315，彈簧315之另一端部卡止於彈簧卡止部322。
於第1及第2抵接部323、325之間設置有楔形部324。第2抵接部325之外徑大於第1抵接部323之外徑。楔形部324係以外徑自第1抵接部323向第2抵接部325逐漸變大之方式形成。藉此，第1抵接部323之外周面與第2抵接部325之外周面經由楔形部324之外周面而連接。被按壓部326設置於移動構件320之另一端部上。
於軸構件210，以與貫通孔210a垂直交叉之方式形成有貫通孔210b。貫通孔210b係於凸輪安裝部212之外周面上開口。於貫通孔210b內配置有嵌合構件330。嵌合構件330包含抵接部331及嵌合部332。抵接部331之外徑大於嵌合部332之外徑。抵接部331具有彎曲成凸狀之抵接面。抵接部331之抵接面係對應於軸方向之移動構件320之位置而抵接於移動構件320之第1抵接部323、楔形部324或第2抵接部325。以包圍嵌合部332之外周面之方式配置有彈簧335。彈簧335之一端部卡止於抵接部331，另一端部卡止於形成於貫通孔210b之端部之階差部。於抵接部331抵接於第1抵接部323之狀態下，嵌合構件330之嵌合部332收納於軸構件210之貫通孔210b內。另一方面，於抵接部331抵接於第2抵接部325之狀態下，嵌合構件330之嵌合部332突出至軸構件210之凸輪安裝部212之外周面上。
圖17係按壓機構340之分解立體圖。如圖17所示，按壓機構340包含蓋構件410、旋轉構件420、環狀構件430、球狀構件431a、431b、保持構件440及棒狀構件450。蓋構件410具有大致圓筒形狀。 如圖16所示，蓋構件410之內徑係設定為自一端部向另一端部階段性地變小。藉此，於蓋構件410之內部形成有階差部411、412。
如圖17所示，旋轉構件420具有大致圓柱形狀，且包含球支承部421、凸緣部422及滑動部423。於球支承部421之外周面，相對於旋轉構件420之軸心而對稱地設置有以螺旋狀延伸之一對槽424a、424b。保持構件440具有大致圓筒形狀，且包含球保持部441及棒保持部442。球保持部441之外徑及內徑分別大於棒保持部442之外徑及內徑。
如圖16所示，棒狀構件450插入至保持構件440之棒保持部442。棒保持部442插入至軸構件210之貫通孔210a中。棒狀構件450藉由棒保持部442而以於軸構件210之軸方向延伸之方式保持。於貫通孔210a內棒狀構件450之一端部抵接於移動構件320之被按壓部326。於保持構件440之球保持部441之內周面形成有一對凹部441a、441b。於凹部441a、441b中分別嵌合有球狀構件431a、431b。又，以與球保持部441之一端部抵接之方式配置有環狀構件430。藉由球保持部441之凹部441a、441b及環狀構件430而阻止球狀構件431a、431b相對於球保持部441之於軸方向及圓周方向之移動。旋轉構件420之球支承部421之一端部插入至保持構件440之球保持部441內，球狀構件431a、431b分別嵌合於槽424a、424b。棒狀構件450之另一端部抵接於旋轉構件420之球支承部421之端面。
以覆蓋保持構件440之球保持部441之外周面及旋轉構件420之球支承部421之外周面之方式，將蓋構件410安裝於保持構件440及旋轉構件420。蓋構件410之一端部之內徑與保持構件440之球保持部441及環狀構件430之外徑大致相等，蓋構件410之另一端部之內徑與旋轉構件420之滑動部423之外徑大致相等。蓋構件410之中間部之內徑與旋轉構件420之凸緣部422之外徑大致相等。
於蓋構件410內，環狀構件430抵接於蓋構件410之階差部411。又，於圖16之狀態下，旋轉構件420之凸緣部422抵接於階差部412。旋轉構件420之滑動部423自蓋構件410之另一端部朝軸方向突出。
按壓機構340除與旋轉構件420一體旋轉以外，亦與軸構件210一體旋轉。旋轉構件420係可相對於軸構件210而於圓周方向旋轉固定角度地設置。
滑動機構350包含固定構件351及滑動構件352。固定構件351具有大致圓筒形狀，且以包圍旋轉構件420之滑動部423之外周面之方式固定於圖10之氣缸頭32。滑動構件352具有圓環形狀，且安裝於固定構件351之內周面。滑動構件352具有彈性，且抵接於旋轉構件420之滑動部423之外周面。
如上所述，於形成於旋轉構件420之外周面之螺旋狀之槽424a、424b中嵌合有球狀構件431a、431b。因此，藉由旋轉構件420相對於軸構件210旋轉，而使旋轉構件420相對於軸構件210於軸方向移動。本實施形態中，藉由旋轉構件420相對於軸構件210而朝第1方向Q1旋轉，而使旋轉構件420向遠離軸構件210之方向移動。另一方面，藉由旋轉構件420相對於軸構件210朝第2方向Q2旋轉，而使旋轉構件420向接近軸構件210之方向移動。
於曲柄軸13順向旋轉時，維持嵌合構件330之嵌合部332突出至軸構件210之凸輪安裝部212之外周面上之狀態(以下，稱為旋轉阻止狀態)。另一方面，於曲柄軸13逆向旋轉時，維持嵌合構件330之嵌合部332收納於軸構件210之貫通孔210b內之狀態(以下，稱為可旋轉狀態)。關於旋轉阻止狀態與可旋轉狀態之切換，將於下文描述。
(5-3)主進氣凸輪及副進氣凸輪
圖18係用以對主進氣凸輪240及副進氣凸輪245進行說明之圖。如圖18(a)及圖18(b)所示，安裝於主進氣凸輪240之嵌合銷241嵌合於 副進氣凸輪245之開口246中。主進氣凸輪240係與軸構件210一體地設置，副進氣凸輪245可相對於軸構件210而於圓周方向旋轉。藉由副進氣凸輪245相對於軸構件210旋轉，而使嵌合銷241於開口246內沿圓周方向移動。副進氣凸輪245可相對於軸構件210旋轉之角度範圍依賴於開口246之長度。
如圖18(a)所示，藉由嵌合銷241抵接於副進氣凸輪245之開口246之一端部CA，而制止進氣凸輪245朝第1方向Q1旋轉。於該狀態下，副進氣凸輪245之凸輪鼻245T不與主進氣凸輪240之凸輪鼻240T重疊。圖18(a)之副進氣凸輪245之位置為第1位置之例。
另一方面，如圖18(b)所示，藉由嵌合銷241抵接於副進氣凸輪245之開口246之另一端部CB，而制止進氣凸輪245朝第2方向Q2之旋轉。於該狀態下，副進氣凸輪245之凸輪鼻245T之整體與主進氣凸輪240之凸輪鼻240T重疊。圖18(b)之副進氣凸輪245之位置為第2位置之例。
自軸構件210之軸心至凸輪鼻240T之前端部之長度，大於自軸構件210之軸心至凸輪鼻245T之前端部之長度。此處，所謂凸輪鼻之前端部係指自軸構件210之軸心起之長度成為最大之凸輪鼻之外周面之部分。又，於以下之說明中，所謂凸輪鼻之上升部係凸輪鼻與其他部分之分界部分，且係自軸構件210之軸心起之長度成為最小之凸輪鼻之外周面之部分。
如上所述，藉由圖12之扭轉螺旋彈簧255而對副進氣凸輪245朝第1方向Q1(圖16)賦能。自扭轉螺旋彈簧255施加至副進氣凸輪245之朝第1方向Q1之賦能力，小於在閥驅動部17旋轉時自圖10之進氣搖臂510作為反作用力而施加至副進氣凸輪245之朝第2方向Q2之力。因此，於閥驅動部17旋轉時，若自進氣搖臂510對副進氣凸輪245施加朝第2方向Q2之力，則副進氣凸輪245在可相對於軸構件210旋轉之範圍 內朝第2方向Q2旋轉。
對圖10之主進氣凸輪240及副進氣凸輪245對於進氣搖臂，510之滾輪512之作用進行說明。圖19係用以對曲柄軸13順向旋轉時之主進氣凸輪240及副進氣凸輪245之作用進行說明之圖，圖20係用以對曲柄軸13逆向旋轉時之主進氣凸輪240及副進氣凸輪245之作用進行說明之圖。圖21係表示進氣閥15之提昇量之圖。
於曲柄軸13順向旋轉時，軸構件210朝第1方向Q1旋轉。如圖19(a)所示，於副進氣凸輪245之凸輪鼻245T及主進氣凸輪240之凸輪鼻240T均未抵接於滾輪512之狀態下，不自滾輪512對副進氣凸輪245施加朝第2方向Q2之力。該情形時，藉由扭轉螺旋彈簧255(圖12)之賦能力而維持嵌合銷241抵接於副進氣凸輪245之開口246之一端部CA之狀態。又，圖10之進氣閥15不提昇，進氣口21成為關閉之狀態。以下，將進氣閥15未提昇之狀態下之滾輪512之位置稱為初始位置。
如圖19(b)所示，若副進氣凸輪245之凸輪鼻245T之上升部抵接於滾輪512，則自滾輪512對副進氣凸輪245施加朝第2方向Q2之力。該情形時，以維持凸輪鼻245T之上升部抵接於滾輪512之狀態之方式，副進氣凸輪245相對於軸構件210而朝第2方向Q2旋轉。因此，滾輪512未藉由副進氣凸輪245驅動，而維持於初始位置。
繼而，如圖19(c)所示，若主進氣凸輪240之凸輪鼻240T到達滾輪512，則凸輪鼻240T上推滾輪512。藉此，如圖21(a)所示，於自角度A12至角度A13之範圍進氣閥15提昇，進氣口21打開。
繼而，如圖19(d)所示，若主進氣凸輪240之凸輪鼻240T之前端部接近滾輪512，則副進氣凸輪245之凸輪鼻245T自滾輪512分離。該情形時，不會自滾輪512對副進氣凸輪245施加朝第2方向Q2之力。因此，藉由扭轉螺旋彈簧255(圖12)之賦能力，而使副進氣凸輪245相對於軸構件210朝第1方向Q1旋轉。藉此，恢復至嵌合銷241抵接於副進 氣凸輪245之開口246之一端部CA之狀態。其後，重複執行圖19(a)~圖19(d)之動作。
如此，於曲柄軸13順向旋轉時，副進氣凸輪245不驅動進氣搖臂510，而僅由主進氣凸輪240驅動進氣搖臂510。因此，僅於自圖21(a)之角度A12至角度A13之範圍，圖10之進氣閥15提昇，進氣口21打開。
於曲柄軸13逆向旋轉時，軸構件210朝第2方向Q2旋轉。如圖20(a)所示，於滾輪512未抵接於副進氣凸輪245之凸輪鼻245T之狀態下，與圖19(a)之狀態同樣地，不會自滾輪512對副進氣凸輪245施加朝第2方向Q2之力。該情形時，藉由扭轉螺旋彈簧255(圖12)之賦能力而維持嵌合銷241抵接於副進氣凸輪245之開口246之一端部CA之狀態。
如圖20(b)所示，若主進氣凸輪240之凸輪鼻240T到達滾輪512，則凸輪鼻240T上推滾輪512。藉此，如圖21(b)所示，於自角度A13至角度A12之範圍進氣閥15提昇，進氣口21打開。
繼而，如圖20(c)所示，若副進氣凸輪245之凸輪鼻245T到達滾輪512，則自滾輪512對副進氣凸輪245施加朝第1方向Q1之力。該情形時，維持嵌合銷241抵接於副進氣凸輪245之開口246之一端部CA之狀態，凸輪鼻245T上推滾輪512。藉此，如圖21(b)所示，於自角度A21至角度A22之範圍進氣閥15提昇，進氣口21打開。
繼而，如圖20(d)所示，若滾輪512之抵接位置超出凸輪鼻245T之前端部，則自滾輪512對副進氣凸輪245施加朝第2方向Q2之力。藉此，副進氣凸輪245相對於軸構件210而朝第2方向Q2旋轉，滾輪512返回至初始位置。該情形時，如圖21(b)所示，於角度A22時，進氣閥15之提昇量急遽減少。
如此，於曲柄軸13逆向旋轉時，主進氣凸輪240及副進氣凸輪 245均驅動進氣搖臂510。因此，於圖21(b)之自角度A13至角度A12之範圍及自角度A21至角度A22之範圍，圖10之進氣閥15提昇，進氣口21打開。
由此，實現圖3所示之正常運轉時之進氣口21之開閉動作、及圖4所示之起動時之進氣口21之開閉動作。
(5-4)排氣凸輪
圖22係用以對排氣凸輪230進行說明之圖。如圖22(a)所示，於軸構件210之凸輪安裝部212，以自外周面朝與軸方向垂直之方向突出之方式固定有嵌合銷217。於排氣凸輪230之內周面，以沿圓周方向之方式形成有槽231。嵌合銷217之前端部配置於排氣凸輪230之槽231內。
藉由排氣凸輪230相對於軸構件210之旋轉，而使嵌合銷217於槽231內移動。排氣凸輪230可相對於軸構件210旋轉之角度範圍依賴於槽231之長度。
如圖22(a)所示，藉由嵌合銷217抵接於排氣凸輪230之槽231之一端部DA，而制止排氣凸輪230相對於軸構件210之朝第2方向Q2之旋轉。又，如圖22(b)所示，藉由嵌合銷217抵接於排氣凸輪230之槽231之另一端部DB，而制止排氣凸輪230相對於軸構件210之朝第1方向Q1之旋轉。圖22(a)之排氣凸輪230之位置為第4位置之例，圖22(b)之排氣凸輪230之位置為第3位置之例。
於排氣凸輪230之內周面形成有凹部232。於嵌合銷217抵接於排氣凸輪230之槽231之一端部DA之狀態(圖22(a)之狀態)下，凹部232位於貫通孔210b之延長線上。該狀態下，若嵌合構件330之嵌合部332嵌合於凹部232，則阻止排氣凸輪230相對於軸構件210之旋轉。
如下所述，於曲柄軸13順向旋轉時，切換機構300(圖16)被維持於旋轉阻止狀態。該情形時，於嵌合銷217抵接於排氣凸輪230之槽231之一端部DA之狀態下嵌合構件330之嵌合部332嵌合於凹部232， 阻止排氣凸輪230相對於軸構件210之旋轉。另一方面，於曲柄軸13逆向旋轉時，切換機構300(圖12)被維持於可旋轉狀態。藉此，排氣凸輪230可相對於軸構件210而於固定範圍內旋轉。
如上所述，藉由圖12之扭轉螺旋彈簧225而對排氣凸輪230朝第2方向Q2賦能。自扭轉螺旋彈簧225施加至排氣凸輪230之朝第2方向Q2之賦能力，小於在閥驅動部17旋轉時自圖10之排氣搖臂520作為反作用力而施加至排氣凸輪230之朝第1方向Q1之力。因此，於閥驅動部17旋轉時，若自排氣搖臂520對排氣凸輪230施加朝第1方向Q1之力，則排氣凸輪230於可相對於軸構件210而旋轉之範圍內朝第1方向Q1旋轉。
對圖10之排氣凸輪230相對於排氣搖臂520之滾輪522之作用進行說明。圖23係用以對曲柄軸13之順向旋轉時之排氣凸輪230之作用進行說明之圖，圖24係用以對曲柄軸13之逆向旋轉時之排氣凸輪230之作用進行說明之圖。
於曲柄軸13順向旋轉時，如圖23(a)~(d)所示，於嵌合銷217抵接於排氣凸輪230之槽231之一端部DA之狀態下，排氣凸輪230與軸構件210一體地朝第1方向Q1旋轉。該情形時，排氣凸輪230之凸輪鼻230T上推滾輪522。藉此，於圖3之自角度A15至角度A16之範圍圖10之排氣閥16提昇，排氣口23打開。
於圖24(a)中，圖示有曲柄角度為圖4之角度A30時之排氣凸輪230之狀態，於圖24(d)中，圖示有曲柄角度為圖4之角度A31時之排氣凸輪230之狀態。於圖24(b)及圖24(c)中，圖示有圖24(a)之狀態與圖24(d)之狀態之間之排氣凸輪230之狀態。如上所述，曲柄軸13之逆向旋轉係於自圖4之角度A30至角度A31之範圍進行。
於曲柄軸13逆向旋轉時，排氣凸輪230可相對於軸構件210旋轉。又，藉由圖12之扭轉螺旋彈簧225而對排氣凸輪230朝第2方向Q2 賦能。於曲柄角度為圖4之角度A30時，如圖24(a)所示，排氣凸輪230之凸輪鼻230T未抵接於滾輪522。因此，不會自滾輪522對排氣凸輪230施加朝第1方向Q1之力，維持藉由扭轉螺旋彈簧225之賦能力而使嵌合銷217抵接於槽231之一端部DA之狀態。
繼而，如圖24(b)所示，若排氣凸輪230之凸輪鼻230T之上升部抵接於滾輪522，則自滾輪522對排氣凸輪230施加朝第1方向Q1之力。自滾輪522施加至凸輪鼻230T之朝第1方向Q1之力，大於自扭轉螺旋彈簧225施加至排氣凸輪230之朝第2方向Q2之力。因此，如圖24(c)所示，凸輪鼻230T並未上推滾輪522，一方面維持將凸輪鼻230T之上升部抵接於滾輪522之狀態，一方面僅軸構件210朝第2方向Q2旋轉。
其後，若軸構件210繼續朝第2方向Q2旋轉，則嵌合銷217抵接於槽231之另一端部DB，排氣凸輪230與軸構件210一體旋轉。該情形時，滾輪522藉由凸輪鼻230T而上推。但是，本實施形態中，即便曲柄角度達到圖4之角度A31，如圖24(d)所示，嵌合銷217亦不會抵接於槽231之另一端部DB。因此，於曲柄軸13逆向旋轉時，不驅動排氣搖臂520且排氣口23不打開。
圖25係表示曲柄軸13之旋轉方向剛自逆向切換為順向後之排氣凸輪230之動作之圖。於曲柄軸13之旋轉方向剛自逆向切換為順向後，如圖25(a)所示，凸輪鼻230T之上升部抵接於滾輪522，嵌合銷217位於槽231之一端部DA與另一端部DB之間。該情形時，一方面藉由圖12之扭轉螺旋彈簧225之賦能力而維持凸輪鼻230T之上升部抵接於滾輪522之狀態，一方面僅軸構件210朝第1方向Q1旋轉。
其後，如圖25(b)所示，若嵌合銷217抵接於槽231之一端部DA，則切換機構300切換為旋轉阻止狀態，阻止排氣凸輪231相對於軸構件210之旋轉。其後，如圖23所示，排氣凸輪230與軸構件210一體旋轉，驅動排氣搖臂520。
藉由此等而實現圖3所示之正常運轉時之排氣口23之開閉動作、及圖4所示之起動時之排氣口23之開閉動作。
(5-5)切換機構
圖26係用以對切換機構300之動作進行說明之圖。於圖26(a)中，圖示有可旋轉狀態之切換機構300，於圖26(b)中，圖示有旋轉阻止狀態之切換機構300。於圖26中，將軸方向之一方之朝向設為第3方向Q3，將另一方之朝向設為第4方向Q4。第3方向Q3係移動構件320接近於彈簧卡止構件310之方向，第4方向Q4係移動構件320遠離彈簧卡止構件310之方向。
如圖26(a)所示，於可旋轉狀態下，旋轉構件420之凸緣部422抵接於蓋構件410之階差部412，棒狀構件450收納於保持構件440內。該情形時，移動構件320之被按壓部326抵接於保持構件440之一端部，移動構件320之第1抵接部323位於軸構件210之貫通孔210b之延長線上。藉此，嵌合構件330之抵接部331抵接於移動構件320之第1抵接部323，嵌合部332被收納於貫通孔210b內。圖26(a)之嵌合構件330之位置為可旋轉位置之例。
如圖26(b)所示，於旋轉阻止狀態下，旋轉構件420之凸緣部422抵接於環狀構件30，棒狀構件450自保持構件440之一端部朝第3方向Q3突出。該情形時，移動構件320之第2抵接部325位於軸構件210之貫通孔210b之延長線上。藉此，嵌合構件330之抵接部331抵接於移動構件320之第2抵接部325，嵌合構件330之嵌合部332自軸構件210之凸輪安裝部212之外周面突出。因此，嵌合構件330之嵌合部332嵌合於排氣凸輪230(圖22)之凹部232中。圖26(b)之嵌合構件330之位置為旋轉制止位置之例。
於引擎10起動前，切換機構300處於圖26(b)之旋轉阻止狀態。於引擎10起動時，曲柄軸13朝逆向旋轉，軸構件210朝第2方向Q2旋 轉。除滑動機構350以外之切換機構300之各部分與軸構件210一併朝第2方向Q2旋轉。該情形時，自滑動機構350之滑動構件352對旋轉構件420之滑動部423作用有朝第1方向Q1之摩擦力。因此，旋轉構件420相對於軸構件210而朝第1方向Q1旋轉，並且沿軸方向而於第4方向Q4移動。旋轉構件420之朝第1方向Q1之旋轉及朝第4方向Q4之移動，係藉由旋轉構件420之凸緣部422抵接於蓋構件410之階差部412而被制止。
若旋轉構件420朝第4方向Q4移動，則藉由彈簧315之賦能力而使移動構件320及棒狀構件450於第4方向Q4移動。藉此，棒狀構件450收納於保持構件440內，並且移動構件320之被按壓部326抵接於保持構件440之一端部。又，藉由彈簧335之賦能力，而使嵌合構件330之抵接部331抵接於移動構件320之第1抵接部323。藉此，嵌合構件330之嵌合部332收納於軸構件210之貫通孔210b內。如此，切換機構300自圖26(b)之旋轉阻止狀態切換為圖26(a)之可旋轉狀態。
其後，曲柄軸13之旋轉方向自逆向切換為順向，軸構件210朝第1方向Q1旋轉。然而如圖25(a)所示，於曲柄軸13之旋轉方向剛自逆向切換為順向後，嵌合銷217並未抵接於排氣凸輪230之槽231之一端部DA，排氣凸輪230之凹部232並不位於軸構件210之貫通孔210b之延長線上。因此，維持嵌合構件330之嵌合部332收納於軸構件210之貫通孔210b內之狀態。
如圖25(b)所示，若嵌合銷217抵接於排氣凸輪230之槽231之一端部DA，則切換機構300自圖26(a)之可旋轉狀態切換為圖26(b)之旋轉阻止狀態。具體而言，藉由軸構件210朝第1方向Q1之旋轉，而自滑動機構350之滑動構件352對旋轉構件420之滑動部423作用有朝第2方向Q2之摩擦力。因此，旋轉構件420相對於軸構件210而朝第2方向Q2旋轉，並且沿軸方向而於第3方向Q3移動。旋轉構件420之朝第2方向 Q2之旋轉及朝第3方向Q3之移動，係藉由將旋轉構件420之凸緣部422抵接於環狀構件430而被制止。
藉由旋轉構件420朝第3方向Q3移動，而使棒狀構件450之一端部自保持構件440朝第3方向Q3突出。藉此，移動構件320於第3方向Q3移動，移動構件320之移動制止部321抵接於彈簧卡止構件310。又，藉由移動構件320之楔形部324而將嵌合構件330之抵接部331朝遠離軸構件210之軸心之方向按壓。藉此，嵌合構件330抵抗彈簧335之賦能力而於遠離軸構件210之軸心之方向移動，嵌合構件330之嵌合部332朝貫通孔210b之外側突出。藉此，嵌合構件330之嵌合部332嵌合於排氣凸輪230(圖22)之凹部232。如此，切換機構300自圖26(a)之可旋轉狀態切換為圖26(b)之旋轉阻止狀態。
(5-6)切換機構之另一例
圖27係用以對切換機構300之另一例進行說明之圖。對圖27之切換機構300，說明與圖26之例不同之點。於圖27之切換機構300中，移動構件320之第1抵接部323之外徑大於第2抵接部325之外徑。楔形部324以使外徑自第1抵接部323向2抵接部325逐漸變小之方式形成。藉此，第1抵接部323之外周面與第2抵接部325之外周面經由楔形部324之外周面而連續。
如圖27(a)所示，於嵌合構件330之抵接部331抵接於移動構件320之第1抵接部323之狀態下，嵌合構件330之嵌合部332自軸構件210之凸輪安裝部212之外周面突出。藉此，切換機構300成為旋轉阻止狀態。另一方面，如圖27(b)所示，於嵌合構件330之抵接部331抵接於移動構件320之第2抵接部325之狀態下，嵌合構件330之嵌合部332收納於軸構件210之貫通孔210b內。藉此，切換機構300成為可旋轉狀態。
於旋轉構件420之球支承部421之外周面上，代替圖26之槽424a、 424b而形成有螺旋狀之槽424c、424d。關於旋轉構件420之軸心，槽424c之螺旋之方向與槽424a之螺旋之方向為相反，槽424d之螺旋之方向與槽424b之螺旋之方向為相反。於槽424c中嵌合有球狀構件431a，於槽424d中嵌合有球狀構件431b。
該情形時，藉由旋轉構件420相對於軸構件210而朝第1方向Q1旋轉，而使旋轉構件420於第3方向Q3移動。另一方面，藉由旋轉構件420相對於軸構件210而朝第2方向Q2旋轉，而使旋轉構件420於第4方向Q4移動。
於引擎10起動前，切換機構300處於圖27(a)之旋轉阻止狀態。於引擎10起動時，曲柄軸13朝逆向旋轉，軸構件210於第2方向Q2旋轉。藉此，自滑動機構350之滑動構件352對旋轉構件420之滑動部423作用有朝第1方向Q1之摩擦力。因此，旋轉構件420相對於軸構件210而於第1方向Q1旋轉，並且沿軸方向而於第3方向Q3移動。
藉由旋轉構件420朝第3方向Q3移動，而使棒狀構件450之一端部自保持構件440朝第3方向Q3突出。藉此，移動構件320於第3方向Q3移動，移動構件320之移動制止部321抵接於彈簧卡止構件310。又，藉由彈簧335之賦能力，而使嵌合構件330之抵接部331抵接於移動構件320之第2抵接部325。藉此，嵌合構件330收納於軸構件210之貫通孔210b內。如此，切換機構300自圖27(a)之旋轉阻止狀態切換為圖27(b)之可旋轉狀態。
其後，若曲柄軸13之旋轉方向自逆向切換為順向，則軸構件210於第1方向Q1旋轉。藉此，自滑動機構350之滑動構件352對旋轉構件420之滑動部423作用有朝第2方向Q2之摩擦力。如圖25(b)所示，若嵌合銷217抵接於槽231之一端部，則旋轉構件420相對於軸構件210而於第2方向Q2旋轉，並且沿軸方向而於第4方向Q4移動。
若旋轉構件420朝第4方向Q4移動，則藉由彈簧315之賦能力而使 移動構件320及棒狀構件450於第4方向Q4移動。藉此，棒狀構件450收納於保持構件440內，並且移動構件320之被按壓部326抵接於保持構件440之一端部。又，藉由移動構件320之楔形部324而將嵌合構件330之抵接部331朝遠離軸構件210之軸心之方向按壓。藉此，嵌合構件330抵抗彈簧335之賦能力而於遠離軸構件210之軸心之方向移動，嵌合構件330之嵌合部332朝貫通孔210b之外側突出。其結果，嵌合構件330之嵌合部332嵌合於排氣凸輪230(圖22)之凹部232。如此，切換機構300自圖27(b)之可旋轉狀態切換為圖27(a)之旋轉阻止狀態。
(6)效果
本實施形態之引擎系統200中，於引擎10起動時，藉由起動兼發電機14而使曲柄軸13逆向旋轉。於曲柄軸13逆向旋轉時，以將由噴射器19噴射之燃料導引至燃燒室31a之方式，藉由閥驅動部17而驅動進氣閥15。其後，於活塞11接近壓縮上死點之狀態下，藉由火星塞18而對燃燒室31a內之混合氣點火。
藉此，以使曲柄軸13順向旋轉之方式驅動活塞11。因此，可獲得朝順向之充分之扭矩，從而活塞11可容易地越過壓縮上死點。因此，可使引擎10穩定地起動。又，不使用大型之起動兼發電機14而可獲得用以藉由混合氣之點火而起動引擎10之充分之扭矩，因此可使引擎10小型化。進而，無須使用大型之起動兼發電機14，故而可抑制產生剩餘之電力。
又，本實施形態中，以僅於曲柄軸13逆向旋轉時於自角度A21至角度A22之範圍打開進氣口21之方式，藉由閥驅動部17而驅動進氣閥15。藉此，可一方面防止於曲柄軸13之順向旋轉時燃燒後之氣體回流至進氣通路22，一方面於曲柄軸13之逆向旋轉時將混合氣確實導引至燃燒室31a內。
又，於本實施形態中，以於曲柄軸13逆向旋轉時不打開排氣口 23之方式，藉由閥驅動部17而驅動排氣閥16。藉此，於曲柄軸13逆向旋轉時，於自角度A21至角度A22之範圍可將混合氣效率佳地導引至燃燒室31a內。
又，本實施形態中，於曲柄軸13順向旋轉時，在位於角度A0與角度A3之間之角度A11藉由噴射器19而噴射燃料，於曲柄軸13逆向旋轉時，在位於角度A0與角度A1之間之角度A23藉由噴射器19而噴射燃料。藉此，於曲柄軸13順向旋轉時及逆向旋轉時之各情形時，於打開進氣口21之前向進氣通路22中噴射燃料。其結果，可將燃料適當地導引至燃燒室31a內。
又，本實施形態中，於角度A31，於曲柄軸13之逆向旋轉停止之後，藉由火星塞18而對燃燒室31a內之混合氣點火。藉此，於混合氣點火之後可使曲柄軸13確實地朝順向旋轉。
又，本實施形態中，於角度A31中之混合氣點火之後，藉由起動兼發電機14而使曲柄軸13朝順向驅動。藉此，可獲得朝順向之更大之扭矩。因此，活塞11可確實地越過壓縮上死點。
(7)其他實施形態 (7-1)
於上述實施形態中，於關閉進氣口21之狀態下藉由噴射器19而向進氣通路22噴射燃料，其後，藉由打開進氣口21而自進氣通路22通過進氣口21將燃料導引至燃燒室31a內，但並不限於此。亦可於打開進氣口21之狀態下，藉由噴射器19而通過進氣口21向燃燒室31a內直接噴射燃料。
(7-2)
於上述實施形態中，於曲柄軸13順向旋轉時及逆向旋轉時之任一情形時，於自角度A12至角度A13之範圍均打開進氣口21，但並不限於此。亦可於曲柄軸13逆向旋轉時，於自角度A12至角度A13之範 圍內不打開進氣口21。
(7-3)
於上述實施形態中，於將曲柄角度調整為角度A30之後開始曲柄軸13之逆向旋轉，但只要於曲柄軸13逆向旋轉時可向燃燒室31a內導入混合氣，則亦可自任意位置開始曲柄軸13之逆向旋轉。
(7-4)
於上述實施形態中，使用凸輪軸作為閥驅動部17，但並不限於此。作為閥驅動部17，亦可使用例如油壓式汽門機構或電磁式汽門機構等。
(7-5)
於上述實施形態中，根據藉由曲柄角度感測器43檢測到之曲柄角度、及藉由進氣壓力感測器42檢測到之進氣通路22內之壓力，而獲取曲柄軸13之旋轉2圈(720度)之範圍內之旋轉角度，但並不限於此。例如，亦可設置檢測閥驅動部17之旋轉角度(以下，稱為凸輪角度)之凸輪角度感測器，且根據凸輪角度感測器之檢測結果而獲取曲柄軸13之旋轉2圈之範圍內之旋轉角度。或者，亦可根據藉由曲柄角度感測器43檢測到之曲柄角度、及藉由凸輪角度感測器檢測到之凸輪角度，而獲取曲柄軸13之旋轉2圈之範圍內之旋轉角度。該情形時，可獲取曲柄軸13之旋轉2圈之範圍內之更準確之旋轉角度。
(7-6)
於上述實施形態中，藉由電流感測器44而檢測流過起動兼發電機14之電流，但只要可適當地控制起動兼發電機14，則亦可不設置電流感測器44。
(7-7)
上述實施形態係將本發明應用於機車之例，但並不限於此，對於機動三輪車或ATV(All Terrain Vehicle；全地形車)等其他跨坐型車 輛亦可應用本發明。
(8)請求項之各構成要素與實施形態之各要素之對應
以下，對請求項之各構成要素與實施形態之各要素之對應例進行說明，但本發明並不限定於下述例。
於上述實施形態中，引擎系統200為引擎系統之例，引擎10為單氣缸引擎之例，ECU6為控制部之例，進氣通路22為進氣通路之例，噴射器19為燃料噴射裝置之例，進氣口21為進氣口之例，排氣口23為排氣口之例，進氣閥15為進氣閥之例，排氣閥16為排氣閥之例，閥驅動部17為閥驅動部之例。又，燃燒室31a為燃燒室之例，火星塞18為點火裝置之例，曲柄軸13為曲柄軸之例，起動兼發電機14為起動兼發電部之例，活塞11為活塞之例。
又，軸構件210為軸部之例，主進氣凸輪240為第1進氣凸輪之例，副進氣凸輪245為第2進氣凸輪之例，開口246及嵌合銷241為第1限制機構之例，扭轉螺旋彈簧255為第1賦能構件之例，第1方向Q1為第1方向之例，第2方向Q2為第2方向之例。
又，凸輪鼻240T為第1凸輪鼻之例，凸輪鼻245T為第2凸輪鼻之例，排氣凸輪230為排氣凸輪之例，嵌合構件330為制止部之例，移動構件320為移動部之例，槽部231及嵌合銷217為第2限制機構之例，扭轉螺旋彈簧225為第2賦能構件之例。又，機車100為跨坐型車輛之例，後輪7為驅動輪之例，車身1為本體部之例。
作為請求項之各構成要素，可使用具有請求項中記載之構成或功能之其他各種要素。
6‧‧‧ECU
10‧‧‧引擎
11‧‧‧活塞
12‧‧‧連桿
13‧‧‧曲柄軸
14‧‧‧起動兼發電機
15‧‧‧進氣閥
16‧‧‧排氣閥
17‧‧‧閥驅動部
18‧‧‧火星塞
19‧‧‧噴射器
21‧‧‧進氣口
22‧‧‧進氣通路
23‧‧‧排氣口
24‧‧‧排氣通路
31‧‧‧氣缸
31a‧‧‧燃燒室
41‧‧‧起動機開關
42‧‧‧進氣壓力感測器
43‧‧‧曲柄角度感測器
44‧‧‧電流感測器
200‧‧‧引擎系統
SL‧‧‧節流閥

Claims (16)

  1. 一種引擎系統，其包含：單氣缸引擎；及控制部，其以控制上述單氣缸引擎之方式構成；且上述單氣缸引擎包含：燃料噴射裝置，其配置於進氣通路；閥驅動部，其以分別驅動使進氣口開閉之進氣閥及使排氣口開閉之排氣閥之方式構成；點火裝置，其以對燃燒室內之混合氣點火之方式構成；及起動兼發電部，其設置於曲柄軸，以對上述曲柄軸朝順向或逆向進行旋轉驅動且藉由上述曲柄軸之旋轉而產生電力之方式構成；上述控制部於起動時，以使上述曲柄軸朝上述逆向旋轉之方式控制上述起動兼發電部，上述閥驅動部以於上述曲柄軸朝上述逆向旋轉之期間中之第1時間點，使藉由上述燃料噴射裝置而噴射之燃料自上述進氣通路通過上述進氣口導引至上述燃燒室內之方式，驅動上述進氣閥：上述控制部於上述第1時間點燃料被導引至上述燃燒室內之後，以於藉由上述曲柄軸之上述逆向旋轉而使混合氣於上述燃燒室內處於被壓縮之狀態且活塞未達到壓縮上死點之第2時間點，使混合氣點火之方式，控制上述點火裝置。
  2. 如請求項1之引擎系統，其中上述第1時間點係包含於在上述曲柄軸之上述逆向旋轉時，上述活塞自排氣上死點下降之期間。
  3. 如請求項1或2之引擎系統，其中上述閥驅動部： 於上述曲柄軸之上述順向旋轉時，以於上述曲柄軸之旋轉角度處於第1範圍之期間時使上述排氣口打開之方式驅動上述排氣閥，且以於上述曲柄軸之旋轉角度處於第2範圍之期間時使上述進氣口打開之方式驅動上述進氣閥，於上述曲柄軸之上述逆向旋轉時，以於上述曲柄軸之旋轉角度處於第1範圍內之第3範圍之期間時使上述進氣口打開之方式驅動上述進氣閥，上述第3範圍大於上述第1範圍內之上述第2範圍之部分。
  4. 如請求項3之引擎系統，其中上述第2範圍與上述第3範圍之間存在間隔。
  5. 如請求項3之引擎系統，其中上述閥驅動部於上述曲柄軸之上述逆向旋轉時，以於上述曲柄軸之旋轉角度至少處於上述第3範圍之期間時不使上述排氣口打開之方式驅動上述排氣閥。
  6. 如請求項3之引擎系統，其中上述控制部以如下方式控制上述燃料噴射裝置：於上述曲柄軸之上述順向旋轉時，於上述曲柄軸之旋轉角度處於第4範圍時噴射燃料，且於上述曲柄軸之上述逆向旋轉時，於上述曲柄軸之旋轉角度處於與上述第4範圍不同之第5範圍時噴射燃料。
  7. 如請求項6之引擎系統，其中上述第5範圍係設定為於上述曲柄軸之上述逆向旋轉時，位於較上述第4範圍更靠近進角側。
  8. 如請求項6之引擎系統，其中上述第5範圍處於上述第2範圍內。
  9. 如請求項3之引擎系統，其中上述閥驅動部包含：軸部，其以與上述曲柄軸之旋轉連動地旋轉之方式設置；第1進氣凸輪，其以與上述軸部一體地旋轉之方式設置，且以作用於上述進氣閥之方式構成；第2進氣凸輪，其係可相對於上述軸部旋轉地設置，且以作用 於上述進氣閥之方式構成；第1限制機構，其以限制上述第2進氣凸輪相對於上述軸部之移動之方式構成；及第1賦能構件，其以對上述第2進氣凸輪賦能之方式構成；上述第1限制機構設置為將上述第2進氣凸輪朝第1方向之旋轉制止於上述軸部之第1位置，且將上述第2進氣凸輪朝與上述第1方向相反之第2方向之旋轉制止於上述軸部之第2位置，上述第2進氣凸輪構成為：於上述第1位置作用於上述進氣閥，且於上述第2位置不作用於上述進氣閥，上述第1賦能構件以對上述第2進氣凸輪朝上述第1方向賦能之方式構成，於上述曲柄軸之上述順向旋轉時，自上述進氣閥對上述第2進氣凸輪施加較上述第1賦能構件之賦能力大之反作用力，藉此使上述第2進氣凸輪於上述第2方向移動，於上述曲柄軸之上述逆向旋轉時，以使上述第2進氣凸輪作用於上述進氣閥之方式藉由上述第1賦能構件之賦能力而使上述第2進氣凸輪移動至上述第1位置。
  10. 如請求項9之引擎系統，其中上述第1進氣凸輪具有第1凸輪鼻，上述第2進氣凸輪具有第2凸輪鼻，於上述第2進氣凸輪位於上述第2位置之情形時，上述第2凸輪鼻之整體與上述第1凸輪鼻重疊，且於上述第2進氣凸輪位於上述第1位置之情形時，上述第2凸輪鼻之至少一部分不與上述第1凸輪鼻重疊。
  11. 如請求項9之引擎系統，其中上述閥驅動部進而包含：排氣凸輪，其係可相對於上述軸部旋轉地設置，且以作用於上述排氣閥之方式構成； 制止部，其係可於旋轉制止位置與可旋轉位置之間移動地設置，上述旋轉制止位置係將上述排氣凸輪相對於上述軸部之旋轉制止於上述軸部之預先設定之位置，上述可旋轉位置係可使上述排氣凸輪相對於上述軸部旋轉；及移動部，其於上述曲柄軸之上述順向旋轉時使上述制止部移動至上述旋轉制止位置，且於上述曲柄軸之上述逆向旋轉時使上述制止部移動至上述可旋轉位置。
  12. 如請求項11之引擎系統，其中上述閥驅動部進而包含第2限制機構，其係以限制上述排氣凸輪相對於上述軸部之移動之方式構成，且上述第2限制機構係設置為將上述排氣凸輪朝上述第1方向之旋轉制止於上述軸部之第3位置，且將上述排氣凸輪朝上述第2方向之旋轉制止於上述軸部之第4位置，於曲柄軸之上述逆向旋轉時，藉由自上述排氣閥對上述排氣凸輪施加反作用力，而使上述排氣凸輪於上述第1方向移動，上述制止部於上述旋轉制止位置將上述排氣凸輪制止於上述第4位置。
  13. 如請求項12之引擎系統，其中上述閥驅動部進而包含第2賦能構件，其係以對上述排氣凸輪朝上述第2方向賦能之方式構成，上述第2賦能構件之賦能力，小於在上述曲柄軸之上述逆向旋轉時自上述排氣閥施加至上述排氣凸輪之朝第1方向之反作用力。
  14. 如請求項1或2之引擎系統，其中控制部於上述第2時間點，於上述曲柄軸朝上述順向旋轉之狀態下藉由上述點火裝置而使混合氣點火。
  15. 如請求項14之引擎系統，其中上述控制部於上述第2時間點之 後，藉由上述起動兼發電部而使上述曲柄軸朝上述順向驅動。
  16. 一種跨坐型車輛，其包含：本體部，其具有驅動輪；及如請求項1或2之引擎系統，其產生用以使上述驅動輪旋轉之動力。
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