TW201638462A - 引擎系統及跨坐型車輛 - Google Patents

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TW201638462A
TW201638462A TW105107231A TW105107231A TW201638462A TW 201638462 A TW201638462 A TW 201638462A TW 105107231 A TW105107231 A TW 105107231A TW 105107231 A TW105107231 A TW 105107231A TW 201638462 A TW201638462 A TW 201638462A
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TW105107231A
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English (en)
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山口裕生
增田貴裕
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山葉發動機股份有限公司
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Abstract

本發明之引擎系統係於引擎之啟動時，將使用者之人力施加至人工啟動部之輸入部。藉由將人力以轉矩之形式自人工啟動部之動力傳遞部傳遞至曲柄軸而使曲柄軸逆向旋轉。藉由在曲柄軸逆向旋轉之期間驅動進氣閥，而將藉由噴射器噴射之燃料自進氣通路通過進氣口導入至燃燒室內。其後，於處於藉由曲柄軸之逆向旋轉而於燃燒室內混合氣體被壓縮之狀態且活塞未到達至壓縮上死點的時點，藉由火星塞對混合氣體點火。曲柄軸之正向旋轉時之自曲柄軸朝往輸入部之轉矩係藉由動力傳遞部而阻斷或衰減。

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。
於具備引擎之機車等跨坐型車輛，存在設置有用於利用人力使引擎啟動之機構。於專利文獻1中記載有設置於機車之腳踏啟動裝置。腳踏啟動裝置包含用以對引擎之曲柄軸賦予轉矩之腳踏板。跨坐型車輛之騎乘者可藉由踩腳踏板而使引擎啟動。
[專利文獻1]日本專利特開2012-67700號公報
於專利文獻1記載之腳踏啟動裝置中，當使引擎啟動時，為了使曲柄角超過與最初之壓縮上死點對應之角度而必須對曲柄軸賦予較大之轉矩。因此，要求騎乘者用非常大之力踩腳踏板。然而，根據不同騎乘者，有時難以用曲柄角超過與最初之壓縮上死點對應之角度之程度的較大之力踩腳踏板。
因此，將打開引擎之閥而使汽缸內之壓力減少之減壓機構(decompression device)設置於閥驅動部，藉此，可減小使引擎啟動時應施加至曲柄軸之轉矩。根據該構成，騎乘者即便於以更小之力踩腳踏板之情形時亦可使引擎啟動。然而，若於閥驅動部設置減壓機構，則閥驅動部複雜化。
本發明之目的在於提供一種可藉由簡單之構成而以人力容易地使引擎啟動的引擎系統及跨坐型車輛。
(1)依據本發明之一方面之引擎系統包括：引擎；人工啟動部，其由使用者人工操作，以使引擎啟動；及控制部，其構成為控制引擎；引擎包含：曲柄軸，其設置成可向正方向或逆方向旋轉；燃料噴射裝置，其配置於進氣通路；閥驅動部，其以分別驅動開閉進氣口之進氣閥及開閉排氣口之排氣閥之方式構成為；及點火裝置，其以對燃燒室內之混合氣體點火之方式構成；且人工啟動部包含：輸入部，其於引擎之啟動時被施加使用者之人力；及動力傳遞部，其將施加至輸入部之人力以用以使曲柄軸向逆方向旋轉之轉矩之形式傳遞至曲柄軸；閥驅動部係以藉由燃料噴射裝置噴射之燃料於曲柄軸向逆方向旋轉之期間之第1時點自進氣通路通過進氣口導入至燃燒室內的方式驅動進氣閥，控制部係以如下方式控制點火裝置，即，於第1時點將燃料導入至燃燒室內後，於處於藉由曲柄軸之逆方向之旋轉而於燃燒室內混合氣體被壓縮之狀態且活塞未到達至壓縮上死點的第2時點對混合氣體點火，動力傳遞部係於曲柄軸之正方向之旋轉時，將自曲柄軸朝往輸入部之轉矩之傳遞阻斷或者使自曲柄軸朝往輸入部之轉矩衰減。
於該引擎系統中，於引擎之啟動時，將使用者之人力施加至人工啟動部之輸入部。施加至輸入部之人力係以轉矩之形式藉由人工啟動部之動力傳遞部傳遞至曲柄軸。藉此，曲柄軸向逆方向旋轉。
以於曲柄軸向逆方向旋轉之期間之第1時點藉由燃料噴射裝置噴射之燃料自進氣通路通過進氣口導入至燃燒室內的方式，藉由閥驅動部驅動進氣閥。於第1時點將燃料導入至燃燒室內後，於處於藉由曲柄軸之逆方向之旋轉而於燃燒室內混合氣體被壓縮之狀態且活塞未到達 至壓縮上死點的第2時點，藉由點火裝置對混合氣體點火。
於該情形時，藉由於燃燒室內產生之燃燒之能量，以曲柄軸向正方向旋轉之方式驅動活塞。藉此，獲得向正方向之充分之轉矩，從而可容易地使曲柄角超過與最初之壓縮上死點對應之角度。因此，可穩定地使引擎啟動。曲柄軸之正方向之旋轉時之自曲柄軸朝往輸入部之轉矩係藉由動力傳遞部阻斷或衰減。因此，可於引擎之啟動後防止因曲柄軸之轉矩引起之輸入部之旋轉。
根據上述構成，不於閥驅動部設置減壓機構(decompression device)而以更小之人力即可容易地使引擎啟動。因此，可使引擎系統之構成簡單。其結果，可藉由簡單之構成而以人力容易地使引擎啟動。
(2)控制部亦可於在第2時點曲柄軸之逆方向之旋轉速度超過預先所規定之閾值時，禁止點火裝置對混合氣體點火。
於將曲柄軸利用逆向旋轉通過壓縮上死點之程度之較大的人力施加至人工啟動部之輸入部之情形時，有曲柄軸之逆方向之旋轉速度超過預先所規定之閾值之情況。於該情形時，藉由於燃燒室內產生之燃燒之能量而以使曲柄軸向逆方向旋轉之方式驅動活塞，因此，無法使引擎恰當地啟動。
根據上述構成，當曲柄軸之逆方向之旋轉速度超過閾值時，於第1次之第2時點不對混合氣體點火，而於第2次之後之旋轉速度低於閾值之第2時點對混合氣體點火。因此，即便於非常大之人力施加至人工啟動部之情形時，亦能以簡單之構成使引擎恰當地啟動。
(3)動力傳遞部亦可包含可傳遞自輸入部朝往曲柄軸之轉矩但限制自曲柄軸往輸入部傳遞之轉矩的逆輸入抑制功能。
於該情形時，能以簡單之構成將曲柄軸之正方向之旋轉時之自曲柄軸朝往輸入部之轉矩阻斷或使其衰減。
(4)亦可為人工啟動部包含腳踏啟動部，且輸入部包含腳踏板。
於該情形時，使用者可藉由踩腳踏啟動部之腳踏板而容易地使引擎啟動。
(5)引擎系統亦可進而包括設置於曲柄軸且構成為可驅動曲柄軸使之向正方向旋轉之馬達，且控制部於第2時點之後藉由馬達使曲柄軸向正方向驅動。
於該情形時，藉由馬達而於第2時點之後獲得向正方向之更大之轉矩。藉此，可更容易地使曲柄角超過與最初之壓縮上死點對應之角度。其結果，可更容易地使引擎啟動。
(6)於控制部檢測出滿足預先所規定之啟動條件之情形時，馬達亦可使曲柄軸向逆方向旋轉。
根據該構成，於殘存有對於引擎系統而言足夠之電力之情形時，使用者可藉由滿足預先所規定之啟動條件而更容易地使引擎系統啟動。另一方面，於未殘存有對於引擎系統而言足夠之電力之情形時，使用者可藉由對人工啟動部之輸入部施加人力而容易地使引擎啟動。
(7)馬達亦可包含可藉由引擎之啟動後之曲柄軸之旋轉而產生電力的旋轉電機。
於該情形時，藉由引擎之啟動後之曲柄軸之旋轉而產生電力。因此，可於引擎之啟動時容易地供給用於使馬達旋轉之電力。
(8)依據本發明之另一方面之跨坐型車輛包括：本體部，其包含驅動輪；及依據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，藉由利用上述引擎系統產生之動力而驅動輪旋轉。藉此，本體部移動。
於引擎系統中，於引擎之啟動時，將使用者之人力施加至人工 啟動部之輸入部。施加至輸入部之人力係以轉矩之形式藉由人工啟動部之動力傳遞部傳遞至曲柄軸。藉此，曲柄軸向逆方向旋轉。
以於曲柄軸向逆方向旋轉之期間之第1時點藉由燃料噴射裝置噴射之燃料自進氣通路通過進氣口導入至燃燒室內的方式，藉由閥驅動部驅動進氣閥。於第1時點將燃料導入至燃燒室內後，於處於藉由曲柄軸之逆方向之旋轉而於燃燒室內混合氣體被壓縮之狀態且活塞未達到至壓縮上死點的第2時點，藉由點火裝置對混合氣體點火。
於該情形時，藉由燃燒室內產生之燃燒之能量而以使曲柄軸向正方向旋轉之方式驅動活塞。藉此，獲得向正方向之充分之轉矩，從而可容易地使曲柄角超過與最初之壓縮上死點對應之角度。因此，可穩定地使引擎啟動。曲柄軸之正方向之旋轉時之自曲柄軸朝往輸入部之轉矩係藉由動力傳遞部阻斷或衰減。因此，可於引擎之啟動後防止因曲柄軸之轉矩引起之輸入部之旋轉。
根據上述構成，不於閥驅動部設置減壓機構(decompression device)而以更小之人力即可容易地使引擎啟動。因此，可使引擎系統之構成簡單。其結果，可藉由簡單之構成而以人力容易地使引擎啟動。
根據本發明，可藉由簡單之構成而以人力容易地使引擎啟動。
1‧‧‧車體
2‧‧‧前叉
3‧‧‧前輪
4‧‧‧把手
5‧‧‧座部
6‧‧‧ECU
7‧‧‧後輪
10‧‧‧引擎
11‧‧‧活塞
12‧‧‧連桿
13‧‧‧曲柄軸
14‧‧‧旋轉電機
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‧‧‧汽缸
31a‧‧‧燃燒室
40‧‧‧主開關
41‧‧‧啟動開關
42‧‧‧進氣壓力感測器
43‧‧‧曲柄角感測器
44‧‧‧電流感測器
45‧‧‧溫度感測器
100‧‧‧機車
200‧‧‧引擎系統
210‧‧‧外殼
211‧‧‧板固定部
500‧‧‧人工啟動部
510‧‧‧輸入部
520‧‧‧臂部
530‧‧‧軸部
540‧‧‧驅動齒輪
550‧‧‧從動齒輪
551‧‧‧圓筒部
560‧‧‧動力傳遞部
561‧‧‧固定板
561a‧‧‧按壓部
561b‧‧‧突出部
562‧‧‧滾輪保持部
562a‧‧‧圓筒部
562b‧‧‧凸緣部
562c‧‧‧滑動部
563‧‧‧彈推構件
564‧‧‧滾輪
A0‧‧‧角度
A1‧‧‧角度
A2‧‧‧角度
A3‧‧‧角度
A11‧‧‧角度
A12‧‧‧角度
A13‧‧‧角度
A14‧‧‧角度
A15‧‧‧角度
A16‧‧‧角度
A21‧‧‧角度
A22‧‧‧角度
A23‧‧‧角度
A30‧‧‧角度
A31‧‧‧角度
A31a‧‧‧角度
B1‧‧‧軸承
B2‧‧‧軸承
CF‧‧‧凸輪面
CT‧‧‧切口
D1‧‧‧最大距離
D2‧‧‧最小距離
DA‧‧‧直徑
DR1‧‧‧正方向
DR2‧‧‧逆方向
EU‧‧‧引擎單元
OS‧‧‧油供給路徑
P1‧‧‧箭頭
P2‧‧‧箭頭
P3‧‧‧箭頭
P4‧‧‧箭頭
P5‧‧‧箭頭
P6‧‧‧箭頭
P7‧‧‧箭頭
P8‧‧‧箭頭
R1‧‧‧箭頭
R2‧‧‧箭頭
RC‧‧‧旋轉中心線
SB‧‧‧滑動軸承
TV‧‧‧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的模式性之側視圖。
圖2係用以對引擎系統之構成進行說明之模式圖。
圖3係引擎單元之局部放大剖視圖。
圖4係用以對動力傳遞部之詳細情況進行說明之放大剖視圖。
圖5係用以對動力傳遞部之詳細情況進行說明之放大剖視圖。
圖6(a)~(c)係用以對動力傳遞部之作用進行說明之模式圖。
圖7(a)~(c)係用以對動力傳遞部之作用進行說明之模式圖。
圖8係用以對引擎單元之通常動作進行說明之圖。
圖9係用以對引擎單元之逆向旋轉啟動動作進行說明之圖。
圖10(a)及(b)係用以對逆向旋轉啟動動作時之引擎之啟動進行說明之圖。
圖11係引擎啟動處理之流程圖。
以下，作為本發明之實施形態之跨坐型車輛之一例，利用圖式對機車進行說明。
(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的模式性之側視圖。於圖1之機車100中，於車體1之前部可於左右方向擺動地設置有前叉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。
於車體1之大致中央上部設置有座部5。於座部5之下方設置有ECU(Engine Control Unit，引擎控制裝置)6及引擎單元EU。引擎單元EU包含例如單汽缸之引擎10。由ECU6及引擎單元EU構成引擎系統200。於車體1之後端下部可旋轉地安裝有後輪7。藉由利用引擎10產生之動力而驅動後輪7使之旋轉。
(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，引擎單元EU包含引擎10、旋轉電機14及人工啟動部500。引擎10包括活塞11、連桿(connecting rod)12、曲柄軸13、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係可於汽缸31內往返移動地設置，且經由連桿12而連接於曲柄軸13。活塞11之往返運動轉換為曲柄軸13之旋轉運動。以下，將 引擎10之通常動作時之曲柄軸13之旋轉方向稱為正方向，將正方向之相反之方向稱為逆方向。
於曲柄軸13設置有旋轉電機14。旋轉電機14係具有啟動馬達之功能之發電機，驅動曲柄軸13使之向正方向及逆方向旋轉且藉由曲柄軸13之旋轉而產生電力。旋轉電機14不經由減速機而直接對曲柄軸13傳遞轉矩。
又，於曲柄軸13設置有人工啟動部500。於本實施形態中，人工啟動部500為腳踏啟動部，於引擎10之啟動時由騎乘者進行腳踏操作。於該情形時，騎乘者可藉由踩人工啟動部500之腳踏板而容易地使引擎10啟動。
人工啟動部500係將騎乘者之腳踏操作時之人力以轉矩之形式傳遞至曲柄軸13，而驅動曲柄軸13使之向逆方向旋轉。將於下文對人工啟動部500之詳細情況進行敍述。於引擎10之通常動作時，藉由將曲柄軸13之正方向之旋轉傳遞至後輪7而驅動後輪7使之旋轉。
於活塞11上形成有燃燒室31a。燃燒室31a係經由進氣口21與進氣通路22連通，且經由排氣口23與排氣通路24連通。以開閉進氣口21之方式設置有進氣閥15，且以開閉排氣口23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驅動。於進氣通路22設置有用以對自外部流入之空氣之流量進行調整之節流閥TV。火星塞18係以對燃燒室31a內之混合氣體點火之方式構成。噴射器19係以向進氣通路22噴射燃料之方式構成。
ECU6包含例如CPU(Central Processing Unit，中央運算處理裝置)及記憶體。亦可代替CPU及記憶體而使用微電腦。於ECU6電性連接有主開關40、啟動開關41、進氣壓力感測器42、曲柄角感測器43、電流感測器44及溫度感測器45。主開關40設置於例如圖1之把手4之下方，啟動開關41設置於例如圖1之把手4。主開關40及啟動開關41係由 騎乘者操作。進氣壓力感測器42檢測進氣通路22內之壓力。曲柄角感測器43檢測曲柄軸13之旋轉位置(以下，稱為曲柄角)。電流感測器44檢測流動於旋轉電機14之電流(以下，稱為馬達電流)。溫度感測器45係檢測作為與引擎10之溫度對應之值(以下，稱為引擎溫度)之例如引擎10內之水溫或油溫或者機溫。
主開關40及啟動開關41之操作以操作信號之形式被賦予至ECU6，進氣壓力感測器42、曲柄角感測器43、電流感測器44及溫度感測器45之檢測結果以檢測信號之形式被賦予至ECU6。ECU6係根據所賦予之操作信號及檢測信號而控制旋轉電機14、火星塞18及噴射器19。
(3)人工啟動部
圖3係引擎單元EU之局部放大剖視圖。如圖3所示，人工啟動部500包含輸入部510、臂部520、軸部530、驅動齒輪540、從動齒輪550及動力傳遞部560。於本例中，輸入部510為腳踏板。軸部530係與曲柄軸13之旋轉中心線RC平行地延伸且可旋轉地固定於引擎單元EU之外殼210。軸部530之一端部向外殼210之外側突出。
輸入部510與軸部530之一端部係藉由臂部520而連接。驅動齒輪540設置於軸部530之另一端部。驅動齒輪540係以藉由未圖示之彈推構件朝一方向彈推之狀態嚙合於從動齒輪550。從動齒輪550包含圓筒部551。曲柄軸13插入於圓筒部551內。於圓筒部551之內周面與曲柄軸13之外周面之間配置有動力傳遞部560，並且配置有軸承B1。
動力傳遞部560包含可自輸入部510向曲柄軸13傳遞轉矩但限制自曲柄軸13往輸入部510傳遞之轉矩的逆輸入抑制功能。動力傳遞部560為例如離合器機構。於本例中，動力傳遞部560為雙向離合器，但本發明並不限定於此。動力傳遞部560亦可為包含轉矩二極體、轉矩限制器或其他阻尼器機構之離合器機構。
於引擎10之啟動時，騎乘者對輸入部510進行腳踏操作。騎乘者進行之腳踏操作之人力係以使軸部530旋轉之轉矩之形式通過臂部520傳遞至軸部530。於該情形時，驅動齒輪540抵抗未圖示之彈推構件之彈推力而旋轉。驅動齒輪540之轉矩係傳遞至從動齒輪550。藉此，從動齒輪550以曲柄軸13之旋轉中心線RC為中心進行旋轉。
於引擎10之啟動時，從動齒輪550之轉矩係藉由動力傳遞部560傳遞至曲柄軸13。藉此，曲柄軸13以旋轉中心線RC為中心向逆方向旋轉。另一方面，於引擎10之通常動作時，自向正方向旋轉之曲柄軸13朝往從動齒輪550之轉矩之傳遞係藉由動力傳遞部560阻斷或者衰減。以下，對動力傳遞部560之詳細情況進行說明。
(4)動力傳遞部之詳細情況
圖4及圖5係用以對動力傳遞部560之詳細情況進行說明之放大剖視圖。於以下之說明中，將以旋轉中心線RC為中心之曲柄軸13之徑向稱為軸徑向，將以旋轉中心線RC為中心之曲柄軸13之圓周方向稱為軸圓周方向。又，將於軸徑向遠離旋轉中心線RC之方向稱為徑向外側。如圖4所示，動力傳遞部560包含固定板561、滾輪保持部562、彈推構件563及複數個(圖5之例中為8個)滾輪564。再者，於圖4中僅表示複數個滾輪564中之1個。
固定板561包含按壓部561a及突出部561b。按壓部561a具有圓環形狀，且設置於曲柄軸13之徑向外側。突出部561b係以自按壓部561a之外周部朝徑向外側突出且彎折為直角之方式設置。突出部561b之前端部係固定於被設置於外殼210之板固定部211。
滾輪保持部562包含圓筒部562a、凸緣部562b及滑動部562c。圓筒部562a係以包圍曲柄軸13之外周面之一部分之方式設置。於圓筒部562a之內周面固定有圓筒狀之滑動軸承SB。於滑動軸承SB重疊之曲柄軸13之部分形成有油供給路徑OS。通過油供給路徑OS而向滑動軸 承SB之內周面與曲柄軸13之外周面之間供給潤滑用之油。藉由滑動軸承SB而確保滾輪保持部562與曲柄軸13之間之滑動性。
圓筒部562a之一部分係配置於從動齒輪550之圓筒部551之內側。於圓筒部562a與從動齒輪550之圓筒部551之間配置有軸承B2。滾輪保持部562及從動齒輪550可介隔軸承B2而於軸圓周方向相對性地旋轉。
凸緣部562b係以於從動齒輪550之圓筒部551之外側自圓筒部562a之一端部朝徑向外側突出的方式設置。滑動部562c係以與凸緣部562b隔開固定之距離自圓筒部562a之外周面朝徑向外側突出的方式設置。
於凸緣部562b與滑動部562c之間，以與滑動部562c接觸之方式配置有固定板561之按壓部561a。又，於按壓部561a與凸緣部562b之間配置有彈推構件563。彈推構件563為例如波形彈簧。按壓部561a係以壓抵於滑動部562c之方式被彈推構件563彈推。
如圖5所示，從動齒輪550之圓筒部551之內周面之剖面為多邊形狀。圓筒部551之內周面係由複數個平面(以下，稱為凸輪面)CF構成。於本例中，圓筒部551之內周面之剖面為正八邊形狀，由8個凸輪面CF構成圓筒部551之內周面。於圓筒部551內，於滾輪保持部562之圓筒部562a，於軸圓周方向以等角度間隔形成有複數個切口CT。
於從動齒輪550之圓筒部551之內周面與曲柄軸13之外周面之間，於各切口CT內配置有具有大致圓柱形狀之滾輪564。軸圓周方向上之各切口CT之寬度略大於滾輪564之剖面之直徑DA。
於軸徑向，曲柄軸13之外周面與圓筒部551之內周面之間之最大距離D1大於滾輪564之剖面之直徑DA。最大距離D1係各凸輪面CF之端部與曲柄軸13之外周面之間之軸徑向之距離。另一方面，於軸徑向，曲柄軸13之外周面與圓筒部551之內周面之間之最小距離D2小於滾輪564之剖面之直徑。最小距離D2係各凸輪面CF之中心部與曲柄軸 13之外周面之間之軸徑向之距離。
藉此，滾輪564不會通過各凸輪面CF之中心部與曲柄軸13之外周面之間，而各滾輪564相對於圓筒部551之軸圓周方向之移動範圍被限制。藉此，各滾輪564係與圓筒部551之軸圓周方向之旋轉連動地於軸圓周方向移動。
(5)離合器機構之作用
圖6及圖7係用以對動力傳遞部560之作用進行說明之模式圖。於圖6及圖7中表示有1個滾輪564，並且表示有圓筒部551、滾輪保持部562及曲柄軸13之一部分。其他滾輪564亦與圖6及圖7之滾輪564同樣地發揮作用。於以下之說明中，將假設未於從動齒輪550與曲柄軸13之間傳遞轉矩之情形時之從動齒輪550之旋轉速度及曲柄軸13之旋轉速度分別稱為輸入旋轉速度及輸出旋轉速度。
於圖1之引擎10之啟動前，如圖6(a)所示，各滾輪564係與曲柄軸13分離。因此，動力傳遞部560為切斷狀態。於引擎10之啟動時，騎乘者對圖3之輸入部510進行腳踏操作，藉此，如圖6(b)所示，從動齒輪550向逆方向DR2旋轉。藉此，各滾輪564一面抵接於從動齒輪550之凸輪面CF及曲柄軸13之外周面一面朝逆方向DR2移動。於該情形時，各滾輪564推動滾輪保持部562而使滾輪保持部562向逆方向DR2旋轉。
如上述般，固定板561之按壓部561a(圖4)係藉由彈推構件563(圖4)而壓抵於滾輪保持部562之滑動部562c(圖4)。因此，若滾輪保持部562進行旋轉，則於按壓部561a與滑動部562c之間產生摩擦。其摩擦力係作為滾輪保持部562之旋轉阻力發揮作用。藉此，自滾輪保持部562對滾輪564作用向正方向DR1之阻力，而將滾輪564保持為壓抵於凸輪面CF及曲柄軸13之外周面之狀態。於該情形時，禁止曲柄軸13相對於從動齒輪550向正方向DR1旋轉。另一方面，未禁止曲柄軸13 相對於從動齒輪550向逆方向DR2旋轉。
如圖6(c)所示，於曲柄軸13之逆方向DR2之輸出旋轉速度低於從動齒輪550之逆方向DR2之輸入旋轉速度之情形時，動力傳遞部560成為連接狀態。於該情形時，從動齒輪550之逆方向DR2之轉矩傳遞至曲柄軸13，從而曲柄軸13與從動齒輪550一體地向逆方向DR2旋轉。
如圖7(a)所示，若因慣性而曲柄軸13之逆方向DR2之輸出旋轉速度高於從動齒輪550之逆方向DR2之輸入旋轉速度，則動力傳遞部560成為空轉狀態。於該情形時，不於從動齒輪550與曲柄軸13之間傳遞轉矩，從動齒輪550向逆方向DR2旋轉並且曲柄軸13以高於從動齒輪550之旋轉速度向逆方向DR2旋轉。
若於騎乘者之腳踏操作後由慣性所致之旋轉停止，則如圖7(b)所示，從動齒輪550之旋轉停止，並且滾輪564及滾輪保持部562之旋轉亦停止。於該情形時，利用滾輪保持部562對滾輪564之保持被解除。藉此，動力傳遞部560成為切斷狀態，不會受到由從動齒輪550所致之旋轉阻力，曲柄軸13向逆方向DR2旋轉。
如下所述，曲柄軸13旋轉特定角度後，曲柄軸13之旋轉方向自逆方向DR2切換為正方向DR1。於該情形時，動力傳遞部560亦為切斷狀態，因此，曲柄軸13之轉矩不傳遞至從動齒輪550。因此，於自曲柄軸13朝往輸入部510(圖3)之轉矩之傳遞被阻斷之狀態下，曲柄軸13向正方向DR1旋轉。
(6)引擎之動作
例如，於圖2之主開關40接通之狀態下，將圖2之啟動開關41接通或者對輸入部510進行腳踏操作，藉此使引擎10啟動。又，藉由將圖2之主開關40斷開而使引擎10停止。進而，藉由滿足預先所規定之怠速熄火條件而引擎10自動地停止，其後，亦可藉由滿足預先所規定之怠速熄火解除條件而使引擎10自動地再啟動。
怠速熄火條件例如包含與節流開度(節流閥TV之開度)、車速及引擎10之旋轉速度中之至少1者相關之條件。怠速熄火解除條件例如指操作加速器握把而節流開度大於0。以下，將藉由滿足怠速熄火條件而引擎10自動地停止之狀態稱為怠速熄火狀態。
引擎單元EU係於引擎10之啟動時進行逆向旋轉啟動動作。其後，引擎單元EU進行通常動作。圖8係用以對引擎單元EU之通常動作進行說明之圖。圖9係用以對引擎單元EU之逆向旋轉啟動動作進行說明之圖。
於以下之說明中，將自壓縮衝程向膨脹衝程移行時活塞11經由之上死點稱為壓縮上死點，將自排氣衝程向進氣衝程移行時活塞11經由之上死點稱為排氣上死點。將自進氣衝程向壓縮衝程移行時活塞11經由之下死點稱為進氣下死點，將自膨脹衝程向排氣衝程移行時活塞11經由之下死點稱為膨脹下死點。
於圖8及圖9中，曲柄軸13之2圈旋轉(720度)之範圍之旋轉角度以1個圓表示。曲柄軸13之2圈旋轉相當於引擎10之1個循環。圖2之曲柄角感測器43檢測曲柄軸13之1圈旋轉(360度)之範圍內之旋轉位置。ECU6係根據藉由進氣壓力感測器42檢測出之進氣通路22內之壓力，而判定藉由曲柄角感測器43檢測出之旋轉位置與相當於引擎10之1個循環之曲柄軸13之2圈旋轉中之哪一圈旋轉對應。藉此，ECU6可獲取曲柄軸13之2圈旋轉(720度)之範圍之旋轉位置。
於圖8及圖9中，角度A0係活塞11(圖2)位於排氣上死點時之曲柄角，角度A2係活塞11位於壓縮上死點時之曲柄角。角度A1係活塞11位於進氣下死點時之曲柄角，角度A3係活塞11位於膨脹下死點時之曲柄角。
以下，將曲柄軸13之向正方向之旋轉稱為正向旋轉，將曲柄軸13之向逆方向之旋轉稱為逆向旋轉。箭頭R1表示曲柄軸13之正向旋 轉時之曲柄角之變化之方向，箭頭R2表示曲柄軸13之逆向旋轉時之曲柄角之變化之方向。箭頭P1~P4表示曲柄軸13之正向旋轉時之活塞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。
(a)通常動作
一面參照圖8一面對引擎單元EU之通常動作進行說明。於通常動作中，曲柄軸13(圖2)正向旋轉。因此，曲柄角向箭頭R1之方向變化。於該情形時，如以箭頭P1表示般，於自角度A0至角度A1為止之範圍活塞11(圖2)下降。其次，如以箭頭P2表示般，於自角度A1至角度A2為止之範圍活塞11上升。繼而，如以箭頭P3表示般，於自角度A2至角度A3為止之範圍活塞11下降。其後，如以箭頭P4表示般，於自角度A3至角度A0為止之範圍活塞11上升。
於角度A11，藉由噴射器19(圖2)向進氣通路22(圖2)噴射燃料。於正方向上，角度A11位於較角度A0更靠提前角側。繼而，於自角度A12至角度A13為止之範圍，藉由進氣閥15(圖2)將進氣口21(圖2)打開。於正方向上，角度A12位於較角度A11更靠延遲角側且較角度A0更靠提前角側，角度A13位於較角度A1更靠延遲角側。自角度A12至角度A13之範圍為通常進氣範圍之例。藉此，包含空氣及燃料之混合氣體通過進氣口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)對燃燒室31a(圖2)內之混合氣體點火。於正方向上，角度A14位於較角度A2更靠提前角側。藉由對混合氣體點火而於燃燒室31a內產生燃燒。混合氣體之燃燒之能量成為活塞11之驅動力。其後，於自角度A15至角度A16為止之範圍，藉由排氣閥16(圖2)將排氣口23(圖2)打開。於正方向上，角度A15位於較角度A3更靠提前角側，角度A16位於較角度A0更靠延遲角側。自角度A15至角度A16之範圍為通常排氣範圍之例。藉此，將燃燒後 之氣體自燃燒室31a通過排氣口23排出。
(b)逆向旋轉啟動動作
圖10(a)、(b)係用以對逆向旋轉啟動動作時之引擎10之啟動進行說明的圖。於圖10(a)、(b)中，橫軸表示曲柄角，縱軸表示曲柄軸13之旋轉負載。一面參照圖9及圖10(a)、(b)一面對引擎單元EU之逆向旋轉啟動動作進行說明。
於本例中，進行逆向旋轉啟動動作之前，將曲柄角調整為預先所規定之逆轉開始範圍。逆轉開始範圍處於正方向上自例如角度A0至角度A2為止之範圍，較佳為處於自角度A13至角度A2為止之範圍。於圖9中，逆轉開始範圍為角度A30。角度A30處於自角度A13至角度A2為止之範圍。
於逆向旋轉啟動動作中，於曲柄角處於逆向旋轉開始範圍之狀態下，由騎乘者進行圖3之輸入部510之腳踏操作或用於滿足預先所規定之啟動條件之操作。藉此，藉由圖2之旋轉電機14或人工啟動部500使曲柄軸13向逆方向旋轉，曲柄角向圖9之箭頭R2之方向變化。
於該情形時，如以箭頭P6表示般，於自角度A2至角度A1為止之範圍活塞11下降。其次，如以箭頭P5表示般，於自角度A1至角度A0為止之範圍活塞11上升。繼而，如以箭頭P8表示般，於自角度A0至角度A3為止之範圍活塞11下降。其後，如以箭頭P7表示般，於自角度A3至角度A2為止之範圍活塞11上升。曲柄軸13之逆向旋轉時之活塞11之移動方向係與曲柄軸13之正向旋轉時之活塞11之移動方向相反。
如圖10(a)、(b)所示，於曲柄角與壓縮上死點對應之角度A2，曲柄軸13之旋轉負載最大。又，於角度A1與角度A0之間，因驅動進氣閥15而使曲柄軸13之旋轉負載變大。又，於角度A0與角度A3之間，因驅動排氣閥16而使曲柄軸13之旋轉負載變大。
於本例中，於曲柄軸13之逆向旋轉時，亦與正向旋轉時同樣地，於圖9之自角度A13至角度A12為止之範圍將進氣口21打開，且於自角度A16至A15為止之範圍將排氣口23打開。然而，於曲柄軸13之逆向旋轉時，亦可不於自角度A13至角度A12為止之範圍將進氣口21打開，且亦可不於自角度A16至角度A15為止之範圍將排氣口23打開。
如圖9所示，於角度A23，藉由噴射器19(圖2)向進氣通路22(圖2)噴射燃料。於逆方向上，角度A23位於較角度A0更靠提前角側。又，於自角度A21至角度A22為止之範圍，藉由進氣閥15(圖2)將進氣口21(圖2)打開。自角度A21至角度A22為止之範圍為啟動進氣範圍之例。於逆方向上，角度A21、A22處於自角度A0至角度A3為止之範圍內。
於自角度A1至角度A0為止之範圍，活塞11上升，因此，即便於自角度A13至角度A12為止之範圍將進氣口21打開，空氣及燃料亦幾乎不會導入至燃燒室31a。另一方面，於自角度A0至角度A3為止之範圍，活塞11下降，因此，藉由在自角度A21至角度A22為止之範圍將進氣口21打開，而自進氣通路22將包含空氣及燃料之混合氣體通過進氣口21導入至燃燒室31a內。
繼而，於角度A31a，曲柄軸13之逆方向之旋轉速度為預先所規定之閾值以下之情形時，開始對連接於火星塞18(圖2)之點火線圈通電。其後，於角度A31，停止對點火線圈通電，藉此，藉由火星塞18(圖2)對燃燒室31a內之混合氣體點火。於逆方向上，角度A31a位於較角度A31更靠提前角側，角度A31位於較角度A2更靠提前角側。角度A31為啟動點火範圍之例。
以此方式，藉由燃燒獲得向正方向之轉矩。藉此，可更容易地使曲柄角超過與正向旋轉時之最初之壓縮上死點對應之角度。其結 果，可更容易地使引擎10啟動。其後，引擎10移行至圖8之通常動作。
另一方面，於角度A31a，曲柄軸13之逆方向之旋轉速度超過閾值之情形時，於曲柄軸13逆向旋轉之狀態下活塞11(圖2)通過逆向旋轉時之最初之壓縮上死點。於該情形時，藉由於燃燒室31a內產生之燃燒之能量以使曲柄軸13向逆方向旋轉之方式驅動活塞11，而不以使曲柄軸13向正方向旋轉之方式驅動活塞11。因此，無法使引擎10恰當地啟動。因此，於曲柄軸13之逆方向之旋轉速度超過閾值之情形時，禁止對點火線圈通電，而不對混合氣體進行點火。
於該情形時，如圖10(b)所示，曲柄軸13進一步逆向旋轉720度以上，於曲柄軸13之逆方向之旋轉速度低於閾值之第2次之後之角度A31a開始對點火線圈通電，於角度A31停止對點火線圈通電，藉此，藉由火星塞18(圖2)對燃燒室31a內之混合氣體進行點火。藉此，即便於非常大之人力施加至人工啟動部500之情形時，亦能夠以簡單之構成使引擎10恰當地啟動。
如此，於本實施形態中，於引擎10之啟動時，一面藉由人工啟動部500或旋轉電機14使曲柄軸13逆向旋轉一面將混合氣體導入至燃燒室31a。其後，於活塞11靠近壓縮上死點之狀態下，對燃燒室31a內之混合氣體點火。藉此，以曲柄軸13正向旋轉之方式驅動活塞11。
於本實施形態中，與曲柄軸13之逆向旋轉停止同時地，藉由火星塞18對燃燒室31a內之混合氣體點火，但只要能將曲柄軸13向正方向驅動，則曲柄軸13之逆向旋轉之停止與利用火星塞18之點火亦可不同時。
(7)引擎啟動處理
ECU6係根據預先記憶於記憶體之控制程式而進行引擎啟動處理。圖11係引擎啟動處理之流程圖。引擎啟動處理例如係於主開關 40(圖2)接通或者引擎10移行至怠速熄火狀態之情形時進行。
如圖11所示，ECU6判定是否滿足預先所規定之啟動條件(步驟S1)。於引擎單元EU並非怠速熄火狀態之情形時，啟動條件例如為啟動開關41(圖2)接通。於引擎單元EU為怠速熄火狀態之情形時，啟動條件為滿足怠速熄火解除條件。
即便於不滿足啟動條件之情形時，騎乘者亦可藉由對圖3之輸入部510進行腳踏操作而使引擎10之啟動開始。因此，於步驟S1中不滿足啟動條件之情形時，ECU6進入至步驟S3之處理。另一方面，於步驟S1中滿足啟動條件之情形時，ECU6係以使曲柄軸13逆向旋轉之方式控制旋轉電機14(步驟S2)。
再者，於引擎啟動處理開始時，於曲柄角不處於逆向旋轉開始範圍(角度A30)之情形時，於使曲柄軸13逆向旋轉之前，將曲柄角調整為逆向旋轉開始範圍。
其次，ECU6判定曲柄軸13是否已進行逆向旋轉(步驟S3)。曲柄軸13未進行逆向旋轉意味著於步驟S1中不滿足啟動條件或者未進行輸入部510之腳踏操作。因此，於步驟S3中曲柄軸13未進行逆向旋轉之情形時，ECU6返回至步驟S1之處理。藉此，ECU6重複步驟S1~S3之處理直至於步驟S1中滿足啟動條件或者已進行輸入部510之腳踏操作為止。
於步驟S3中曲柄軸13已進行逆向旋轉之情形時，ECU6判定是否滿足燃料噴射條件(步驟S4)。例如，燃料噴射條件係根據進氣壓力感測器42(圖2)及曲柄角感測器43(圖2)之檢測結果所獲得之曲柄角達到圖9之角度A23。於不滿足燃料噴射條件之情形時，ECU6重複步驟S4之處理。
於步驟S4中滿足燃料噴射條件之情形時，ECU6係以向進氣通路22(圖2)噴射燃料之方式控制噴射器19(圖2)(步驟S5)。於該情形時， ECU6亦可響應來自曲柄角感測器43之脈衝信號而控制噴射器19。
其次，ECU6判定是否滿足點火條件(步驟S6)。例如，點火條件係根據進氣壓力感測器42(圖2)及曲柄角感測器43(圖2)之檢測結果所獲得之曲柄角達到圖9之角度A31a。於不滿足點火條件之情形時，ECU6重複步驟S6之處理。
於步驟S6中滿足點火條件之情形時，ECU6判定曲柄軸13之旋轉速度是否為閾值以下(步驟S7)。於步驟S7中曲柄軸13之旋轉速度超過閾值之情形時，ECU6返回至步驟S6之處理。ECU6重複步驟S6、S7之處理直至曲柄軸13之旋轉速度成為閾值以下為止。
於步驟S7中曲柄軸13之旋轉速度為閾值以下之情形時，ECU6係藉由對點火線圈通電而進行點火(步驟S8)。於該情形時，ECU6亦可響應來自曲柄角感測器43之脈衝信號而控制點火線圈。其後，ECU6係以使曲柄軸13向正方向旋轉之方式控制旋轉電機14(步驟S9)。藉此，引擎啟動處理結束。
根據圖11之引擎啟動處理，於殘存有對於引擎系統200而言足夠之電力之情形時，騎乘者可藉由滿足預先所規定之啟動條件而更容易地使引擎系統200啟動。另一方面，於未殘存有對於引擎系統200而言足夠之電力之情形時，騎乘者可藉由對人工啟動部500之輸入部510施加人力而容易地使引擎10啟動。
(8)效果
於本實施形態之引擎系統200中，於引擎10之啟動時，將使用者之人力施加至人工啟動部500之輸入部510。施加至輸入部510之人力係以轉矩之形式藉由人工啟動部500之動力傳遞部560傳遞至曲柄軸13。藉此，曲柄軸13向逆方向旋轉。
於曲柄軸13向逆方向旋轉之期間，藉由噴射器19噴射之燃料自進氣通路22通過進氣口21導入至燃燒室31a內。其後，於處於藉由曲 柄軸13之逆方向之旋轉而於燃燒室31a內混合氣體被壓縮之狀態且活塞11未到達至壓縮上死點的時點，藉由火星塞18對混合氣體點火。
於該情形時，藉由於燃燒室31a內產生之燃燒之能量，而以曲柄軸13向正方向旋轉之方式驅動活塞11。藉此，獲得向正方向之充分之轉矩，從而可容易地使曲柄角超過與最初之壓縮上死點對應之角度。因此，可穩定地使引擎10啟動。曲柄軸13之正方向之旋轉時之自曲柄軸13朝往輸入部510之轉矩係藉由動力傳遞部560阻斷或衰減。因此，可於引擎10之啟動後防止因曲柄軸13之轉矩引起之輸入部510之旋轉。
根據上述構成，不於閥驅動部17設置減壓機構(decompression device)而以更小之人力即可容易地使引擎10啟動。因此，可使引擎系統200之構成簡單。其結果，可藉由簡單之構成而以人力容易地使引擎10啟動。
(9)其他實施形態
(a)於上述實施形態中，人工啟動部500係包含腳踏板之腳踏啟動部，但本發明並不限定於此。人工啟動部500亦可為手拉啟動器。於該情形時，使用者可藉由牽拉作為輸入部之啟動拉索使曲柄軸旋轉而使手拉啟動器啟動。人工啟動部500亦可為能以人力使引擎啟動之其他種類之啟動部。
(b)於上述實施形態中，引擎系統200包含旋轉電機14，但本發明並不限定於此。引擎系統200亦可代替旋轉電機14而個別地包含啟動馬達及發電機，亦可包含啟動馬達及發電機之一者。或者，引擎系統200亦可不包含旋轉電機14、啟動馬達及發電機之全部。
(c)上述實施形態係將本發明應用於機車之例，但並不限定於此，亦可對三輪機車或ATV(All Terrain Vehicle，全地形車輛)等其他跨坐型車輛應用本發明。
(10)請求項之各構成要素與實施形態之各部之對應關係
以下，對請求項之各構成要素與實施形態之各要素之對應之例進行說明，但本發明並不限定於下述之例。
於上述實施形態中，引擎10為引擎之例，人工啟動部500為人工啟動部及腳踏啟動部之例，ECU6為控制部之例，曲柄軸13為曲柄軸之例。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，進氣閥15為進氣閥之例，排氣口23為排氣口之例，排氣閥16為排氣閥之例。
閥驅動部17為閥驅動部之例，火星塞18為點火裝置之例，輸入部510為輸入部及腳踏板之例，動力傳遞部560為動力傳遞部之例，活塞11為活塞之例。引擎系統200為引擎系統之例，旋轉電機14為馬達及旋轉電機之例，後輪7為驅動輪之例，車體1為本體部之例，機車100為跨坐型車輛之例。
作為請求項之各構成要素，亦可使用具有請求項記載之構成或功能之其他各種要素。
[產業上之可利用性]
本發明可有效地利用於各種引擎系統及跨坐型車輛。
6‧‧‧ECU
10‧‧‧引擎
11‧‧‧活塞
12‧‧‧連桿
13‧‧‧曲柄軸
14‧‧‧旋轉電機
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‧‧‧汽缸
31a‧‧‧燃燒室
40‧‧‧主開關
41‧‧‧啟動開關
42‧‧‧進氣壓力感測器
43‧‧‧曲柄角感測器
44‧‧‧電流感測器
45‧‧‧溫度感測器
200‧‧‧引擎系統
500‧‧‧人工啟動部
EU‧‧‧引擎單元
TV‧‧‧節流閥

Claims (8)

  1. 一種引擎系統，其包括：引擎；人工啟動部，其由使用者人工操作以使上述引擎啟動；及控制部，其構成為控制上述引擎；上述引擎包含：曲柄軸，其設置成可向正方向或逆方向旋轉；燃料噴射裝置，其配置於進氣通路；閥驅動部，其以分別驅動開閉進氣口之進氣閥及開閉排氣口之排氣閥的方式構成；及點火裝置，其構成為對燃燒室內之混合氣體點火；且上述人工啟動部包含：輸入部，其於上述引擎之啟動時被施加使用者之人力；及動力傳遞部，其將施加至上述輸入部之人力以用以使上述曲柄軸向上述逆方向旋轉之轉矩之形式傳遞至上述曲柄軸；上述閥驅動部係以藉由上述燃料噴射裝置噴射之燃料於上述曲柄軸向上述逆方向旋轉之期間中之第1時點自上述進氣通路通過上述進氣口導入至上述燃燒室內的方式驅動上述進氣閥，上述控制部係以如下方式控制上述點火裝置，即，於上述第1時點將燃料導入至上述燃燒室內後，於處於藉由上述曲柄軸之上述逆方向之旋轉而於上述燃燒室內混合氣體被壓縮之狀態且活塞未到達至壓縮上死點的第2時點對混合氣體點火，且上述動力傳遞部係於上述曲柄軸之上述正方向之旋轉時將自上述曲柄軸朝往上述輸入部之轉矩之傳遞阻斷或者使自上述曲柄軸朝往上述輸入部之轉矩衰減。
  2. 如請求項1之引擎系統，其中上述控制部係於在上述第2時點上述曲柄軸之上述逆方向之旋轉速度超過預先所規定之閾值時，禁止上述點火裝置對混合氣體點火。
  3. 如請求項1或2之引擎系統，其中上述動力傳遞部包含可傳遞自上述輸入部朝往曲柄軸之轉矩但限制自上述曲柄軸往上述輸入部傳遞之轉矩的逆輸入抑制功能。
  4. 如請求項1或2之引擎系統，其中上述人工啟動部包含腳踏啟動部，且上述輸入部包含腳踏板。
  5. 如請求項1或2之引擎系統，其進而包括馬達，該馬達設置於上述曲柄軸，且構成為可驅動上述曲柄軸使之向正方向旋轉，且上述控制部係於上述第2時點之後，藉由上述馬達而使上述曲柄軸向上述正方向驅動。
  6. 如請求項5之引擎系統，其中於上述控制部檢測到滿足預先所規定之啟動條件之情形時，上述馬達使上述曲柄軸向上述逆方向旋轉。
  7. 如請求項5之引擎系統，其中上述馬達包含可藉由上述引擎之啟動後之上述曲柄軸之旋轉而產生電力的旋轉電機。
  8. 一種跨坐型車輛，其包括：本體部，其包含驅動輪；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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