JP4030568B2 - 車両の始動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の始動制御装置に関する。

駐車時に内燃機関を停止させるのを忘れ、長時間に亘ってアイドリング運転を継続してしまうことがあるが、燃料を浪費し、蓄電池の寿命を低減し、環境にも良くない。

そこで所定条件下でアイドリング運転が所定時間以上継続するときは、自動的に内燃機関の運転を停止させるようにした例（例えば、特許文献１）が既に提案されている。
特開昭５９−３９９４６号公報

燃料の無駄な消費を回避する意味では、車両の一時停止時にも内燃機関のアイドリング運転を停止させることが望ましい。
しかし信号での一時停止などの時に内燃機関を停止すると、発進の度毎に内燃機関の始動操作を行うことになり、始動操作が頻繁になされて面倒であるとともに、アイドリング運転状態にないことから内燃機関の始動に時間がかかったり、始動のためにスタータモータの飛び込みギヤ音がしたりして、商品性が劣るものとなってしまう。

本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、車両停止時にも内燃機関を停止して燃料の浪費を避けるとともに、発進も簡単かつ円滑に行え、商品性の高い車両の始動制御装置を供する点にある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、内燃機関におけるクランク軸に同軸に設けられたスタータモータと、クランク軸が所定回転数以上になるとバッテリからスタータモータへの給電を停止する給電停止手段と、アクセルグリップの操作で作動するスロットル開度の全閉状態を検出するスロットルスイッチと、ブレーキが掛けられた状態を検出するブレーキスイッチと、前記スロットルスイッチがスロットル開度の全閉状態を検出しないスロットル開度が全閉でない状態で、かつ前記ブレーキスイッチの検出信号の入力がありブレーキが掛けられた状態であるときに、前記スタータモータへ給電を行う給電手段と、車速が零でかつスロットル開度が全閉でかつ内燃機関の暖機運転が完了した時に内燃機関の点火を停止する点火停止手段とを備える車両の始動制御装置とした。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の車両の始動制御装置において、前記内燃機関の暖機運転は、機関水温が所定以上となった時に完了することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の車両の始動制御装置において、前記内燃機関の暖機運転は、気化器のバイスタータがオフとなった時に完了することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の車両の始動制御装置において、前記内燃機関の暖機運転は、気化器のチョーク操作が戻された時に完了することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１記載の車両の始動制御装置において、前記内燃機関から後輪への動力伝達系に遠心クラッチが介装されたことを特徴とする。

請求項１記載の車両の始動制御装置によれば、ブレーキをかけて車両が停止すると、車速が零でかつスロットル開度が全閉であり暖機運転は既に完了状態にあるため、点火停止手段が内燃機関の点火を停止するので、内燃機関は運転を停止し、燃料の無駄な消費は回避できる。

そして発進する際は、ブレーキを掛けた状態（ブレーキスイッチの検出信号の入力状態）で、アクセルグリップを操作すればスロットル開度が開き、給電手段がスタータモータへ給電を行いクランク軸に同軸に設けられたスタータモータを駆動して即時に発進状態となり、かつ点火停止手段は点火停止を解除して点火を可能とするので内燃機関を速やかにかつ始動音がうるさくなく始動することができ、簡単操作で円滑に発進することができる。

なお内燃機関が始動した後は、クランク軸が所定回転数以上になることで給電停止手段がバッテリからスタータモータへの給電を停止することができる。

請求項２，３，４記載の車両の始動制御装置によれば、内燃機関の暖機運転の完了は、機関水温の上昇、気化器のバイスタータの作動停止、気化器のチョーク操作の戻し等から検知することができる。

請求項５記載の車両の始動制御装置によれば、内燃機関から後輪への動力伝達系に遠心クラッチが介装されていることで、車両の発進に際しアクセルの操作で即時にクランク軸が回転しても遠心クラッチが接続するまで発進しないので、車両の発進が益々円滑になる。

以下、本発明に係る一実施の形態について図１ないし図３に図示し説明する。
本実施の形態に係る始動制御装置は、スクータ型自動二輪車に搭載された２ストローク内燃機関に関するもので、図１は該スクータ型自動二輪車１の全体側面図である。

車体前部２と車体後部３とが、低いフロア部４を介して連結されており、車体の骨格をなす車体フレームは、概ねダウンチューブ６とメインパイプ７とからなる。

同メインパイプ７により燃料タンクや収納ボックスが支持され、その上方にシート８が配置されている。
一方車体前部２においては、ステアリングヘッド５に軸支されて上方にハンドル11が設けられ、下方にフロントフォーク12が延びてその下端に前輪13が軸支されている。
右ハンドル11にはアクセルグリップ61が設けられている。

メインパイプ７の立ち上がり部下端にはブラケット15が突設され、同ブラケット15にリンク部材16を介してスイングユニット17が揺動自在に連結支持されている。

スイングユニット17には、その前部に単気筒の２ストローク内燃機関200 が搭載され、該内燃機関200 から後方にかけてベルト式無段変速機35が構成され、その後部に遠心クラッチを介して設けられた減速機構38に後輪21が軸支されている。
この減速機構38の上端と前記メインパイプ７の上部屈曲部間にリヤクッション22が介装されている。

スイングユニット17の上部には、内燃機関200 のシリンダヘッドの上部から延出した吸気管23に接続された気化器24および同気化器24に連結されるエアクリーナ25が配設されている。

他方ユニットスイングケース31の下部に突設されたハンガーブラケット18には、メインスタンド26が枢着されており、ベルト式無段変速機35の伝動ケースカバー36から突出したキック軸27にキックアーム28の基端が固着され、同キックアーム28の先端にキックペダル29が設けられている。

図２は図１における内燃機関200 をII−II線に沿って截断した断面図である。
内燃機関200 は、左右水平方向に指向したクランク軸201 を回転自在に支持する左右ケースを合体したクランクケース202 にシリンダブロック203 ，シリンダヘッド204 が順次組合わされ、シリンダブロック203 には図示されない排気通路のほかシリンダボアに開口する掃気ポートから掃気通路205 が形成されてクランクケース202 のクランク室と連通している。

シリンダヘッド204 には、点火プラグ206 が燃焼室に向け嵌着され、同点火プラグ206 の露出部を除き、シリンダヘッド204 およびシリンダブロック203 はファンシェラウド207 で覆われる。

左クランンクケース202Lは、ベルト式無段変速室ケースを兼ねており、同左クランンクケース202Lを貫通して延びたクランク軸201 にはベルト駆動プーリ210 がともに回転可能に設けられている。

ベルト駆動プーリ210 は、固定側プーリ半体210Lと可動側プーリ半体210Rとからなり、固定側プーリ半体210Lはクランク軸201 の左端部にボス211 を介して固着され、その右側に可動側プーリ半体210Rがクランク軸201 にスプライン嵌合され、固定側プーリ半体210Lに接近・離反することができ、両プーリ半体210L，210R間にＶベルト212 が挟まれて巻き掛けられる。

可動側プーリ半体210Rの右側にカムプレート215 がクランク軸201 に固着されており、その外周端に設けたスライドピース215aが可動側プーリ半体210Rの外周端に軸方向に形成したカムプレート摺動ボス部210Ra に摺動自在に係合している。

可動側プーリ半体210Rのカムプレート215 側側面は、カムプレート215 側に向けてテーパしており、同テーパ面内側にカムプレート215 に挟まれてドライウェイトローラ216 が収容されている。

したがってクランク軸201 の回転速度が増加すると、可動側プーリ半体210Rとカムプレート215 間にあってともに回転するドライウェイトローラ216 が、遠心力により遠心方向に移動し、可動側プーリ半体210Rは同ドライウェイトローラ216 に押圧されて左方に移動して固定側プーリ半体210Lに接近し、両プーリ半体210L，210R間に挟まれたＶベルト212 を遠心方向に移動させ巻き掛け径を大きくするように構成されている。

かかるベルト駆動プーリ210 に対応して後方の図示されないベルト被動プーリにＶベルト212 が巻き掛けられて、動力が自動調整されて後方の減速機構等に遠心クラッチを介して伝達され、後輪を駆動する。

かかるベルト式無段変速機室を左側から覆う伝動ケースカバー220 は、前方のベルト駆動プーリ210 から後方に延出して覆っており、前寄りに前記キック軸27が回動自在に貫通支持されており、同キック軸27の内側端部には駆動ヘリカルギヤ222 が嵌着され、リターンスプリング223 により付勢されている。

そして伝動ケースカバー220 の前部内面には、クランク軸201 と同軸に摺動軸224 が回転かつ軸方向の摺動可能に支持されており、同摺動軸224 には被動ヘリカルギヤ225 が形成されて前記駆動ヘリカルギヤ222 と噛合しているとともに、右端にはラチェットホイール226 が固着され、全体がフリクションスプリング227 により左方に付勢されている。
一方クランク軸201 側のボス211 には、ラチェットホイール226 に対向してラチェットが形成されており、両者は摺動軸224 の摺動で接離可能である。

したがってキックペダル29が踏み込まれ、キック軸27がリターンスプリング223 に抗して回転すると、キック軸27と一体に駆動ヘリカルギヤ222 が回転して、これと噛合する被動ヘリカルギヤ225 が摺動軸224 と一体に回転しながらフリクションスプリング227 に抗して右方に摺動して、ラチェットホイール226 がボス211 のラチェットと噛み合ってクランク軸201 を強制的に回転させ内燃機関200 を始動することができる。

一方右クランクケース202Rは、クランク軸201 を回転自在に支持する主軸受209 の右側に略円筒状をなして延出しており、その中心軸にクランク軸201 が突出している。
この右クランクケース202Rの円筒内にスタータモータとジェネレータを組み合わせた始動兼発電装置250 が配設されている。

インナーロータ251 は、右方に突出したクランク軸201 にロータボス252 が嵌合してナット253 で緊締され、同ロータボス252 は略円筒状をなし、内側に幾らか縮径した小径円筒部252aを有し、大径円筒部の外周に６か所マグネット254 が嵌着されている。

このロータボス252 の小径円筒部252aの外周囲にテーパして左方に開いたガバナーアウター255 が、内側開口縁をロータボス252 にリベット256 により固着されて設けられている。
同ガバナーアウター255 は、テーパ内周面に軸方向に指向した６条の溝が形成され、各溝に対応した外側開口縁は軸に閉口に屈曲して若干延出している。

一方ロータボス252 の小径円筒部252aの周面に左右軸方向に摺動自在にガバナーインナー258 が嵌合しており、同ガバナーインナー258 は、その円筒部の外周に６か所外側に開口したポケット259 が膨出形成され、同ポケット259 の底壁は斜めにテーパしている。
このポケット259 に金属ボール260 が収容され、そのポケット259 の開口を塞ぐようにして前記ガバナーアウター255 のテーパ壁が位置している。

なおガバナーインナー258 の円筒部の一部が右方向に延出して形成された複数本の連結部258aが、ロータボス252 の大径円筒部を貫通して、ロータボス252 の右側において左右軸方向に摺動自在に支持されるブラシホルダー262 に端部を固着して、ガバナーインナー258 とブラシホルダー262 が一体に摺動できるようにしている。

したがってスプリングにより右方に付勢され図２に実線で示す状態にあるガバナーインナー258 は、インナーロータ251 の回転速度が増すと、ボール260 がガバナーアウター255 のテーパ壁に沿って遠心方向に移動しようとしてガバナーインナー258 のポケット底壁を押して、図２に２点鎖線で示すようにブラシホルダー262 とともに左方向に摺動する。

ブラシホルダー262 は、その右側面には所定位置にブラシ263 が突設され、＋側ブラシは互いに＋側ターミナルプレートで導通され、−側ブラシは互いに−側ターミナルプレートで導通されている。

このブラシホルダー262 に対応して配設される整流子ホルダー265 は、ブラシホルダー262 に対向する面に大径導電路266 ，整流子片267 ，小径導電路268 が同心円上に配設されている。
この整流子ホルダー262 は、インナーロータ251 の外周に配設されるアウターステータ270 に支持される。

アウターステータ270 は、ステータコア271 のヨークに発電コイル272 と始動コイル273 が巻回された構造であり、右クランクケース202Rの円筒内にステータコア271 を同右クランクケース202Rに固着して配設されている。

なおクランク軸201 は、整流子ホルダー262 を貫通して、さらに右方に延びて、その先端に強制空冷ファン280 が取り付けられており、同強制空冷ファン280 の右側方にファンカバー281 がファンシェラウド207 と連結されて設けられている。

本内燃機関200 に備え付けられた始動兼発電装置250 は、以上のような構造をしており、クランク軸201 と一体にインナーロータ251 が回転し、アイドル回転数未満の所定回転数以下であると、ガバナーインナー258 およびブラシホルダー262 は図２に実線で示すように右方にあってブラシ263 は整流子ホルダー265 の大径導電路266 ，整流子片267 ，小径導電路268 に接触しているが、所定回転数を越えると、ガバナー機構によりブラシホルダー262 は図２に２点鎖線で示すように左方に摺動してブラシ263 は大径導電路266 ，整流子片267 ，小径導電路268 から離れる。

したがって内燃機関200 の始動時には、バッテリの電力が、ブラシ263 の整流子ホルダー265 の大径導電路266 ，整流子片267 ，小径導電路268 との接触を介して始動コイル273 に供給され、始動コイル273 に流れる電流によりインナーロータ251 に回転トルクを生じ直接クランク軸201 を回転させ、内燃機関を始動させる。
そしてクランク軸201 が所定回転数を越えると、ガバナー機構により電力の供給は停止される。

以上のようなクランク軸201 を直接回転させる始動兼発電装置250 を備えた内燃機関200 における始動制御システムを図３に示し説明する。
バッテリ50のプラス端子は、コンビネーションスイッチ51を介してＣＤＩ（容量放電点火）ユニット52と給電手段60のスロットルスイッチ62の１固定接点62ａに接続するとともに、給電手段60のスタータマグネットスイッチ63の１接点63ａに接続されている。

スロットルスイッチ62は、前記アクセルグリップ61に設けられ、固定接点62ａとアクセルグリップ61とともに回転する円弧状接点62ｂとからなり、両接点62ａ，62ｂはスロットル全閉でオフ状態であり、それ以外はオン状態となる。
円弧状接点62ｂはスタータマグネットスイッチ63の電磁コイル63ｃと接続され、電磁コイル63ｃの他端はブレーキスイッチ64を介して接地される。

スタータマグネットスイッチ63の他の接点63ｂは、始動兼発電装置250 の小径導電路268 に接続されるとともに、点火停止手段70のＮＯＲ回路71の１入力端子に接続されている。

すなわち給電手段60は、コンビネーションスイッチ51をオンしブレーキを掛けてブレーキスイッチ64をオンしている場合にアクセルグリップ61を回動操作してスロット全閉状態を解くと、電磁コイル63ｃに電流が流れスタータマグネットスイッチ63が導通して始動兼発電装置250 に電力を供給してスタータモータとして駆動し始動を行わせるとともに、点火停止手段70のＮＯＲ回路71の１入力端子にＨ（ハイ）レベル信号を出力する。

したがってスタータボタンのようなものはなくブレーキをかけた状態でアクセルグリップ61を回せば即座に内燃機関の始動を行うことができ、それ以外の状態では始動は行われない。

一方点火停止手段70のＮＯＲ回路71の他の入力端子には車速センサー53が検知する前輪13の回転の有無すなわち車速が零が否かを示す信号が入力され、車速零ならばＬ（ロー）レベル信号が入力され、車速が零以外ならばＨレベル信号が入力される。

ＮＯＲ回路71の出力は、次段のＮＡＮＤ回路72の１入力端子に入力され、同ＮＡＮＤ回路72の他の入力端子には気化器24に装着されたバイスタータ54のオンオフ信号すなわち暖機運転が完了したか否かの信号が入力され、暖機運転が完了していなければＬレベル信号が入力され、完了していればＨレベル信号が入力される。
このＮＡＮＤ回路72の出力端子は、トランジスタ73のベース端子に接続されている。

点火停止手段70のトランジスタ73のコレクタ端子は、前記ＣＤＩユニット52の出力に接続され、エミッタ端子は点火プラグ206 を動作させるイグニッションコイル54に接続されている。

点火停止手段70は、以上のように構成され、スロットル開度が全閉で、車速が零の時ＮＯＲ回路71の２つの入力端子にいずれもＬレベル信号が入力され、よってＨレベル信号がＮＡＮＤ回路72に出力され、かつ暖機運転が完了している時、ＮＡＮＤ回路72の他の入力端子にＨレベルの信号が入力され、したがってＮＡＮＤ回路72からＬレベル信号が出力されトランジスタ73のベース端子がＬレベルとなり非導通としてＣＤＩユニット52からの点火電流がイグニッションコイル54に流れず点火が停止される。

スロットル開度が全閉、車速が零、暖機運転が完了のうち１つでも状態が異なる時は、ＮＡＮＤ回路72の出力がＨレベルとなりトランジスタ73は導通して点火可能状態となる。

本始動制御システムは以上のように構成されているので、本自動二輪車１が走行後停止する場合、アクセルグリップ61を操作してスロットル開度を全閉とし、ブレーキをかけ停止すると車速が零となり、暖機運転は既に完了状態にあるので、点火停止手段70により点火を停止して内燃機関の運転は停止される。
信号等で一時停止する場合でも内燃機関の運転は停止され、燃料の無駄な消費を回避できる。

そしてブレーキを掛けた状態（ブレーキスイッチ64がオン状態）で、アクセルグリップ61を操作しスロットル開度を開いていくと、スタータマグネットスイッチ63が導通して始動兼発電装置250 の始動コイル273 に電力を供給してスタータモータとして駆動し始動を行わせるとともに、点火停止手段70のＮＯＲ回路71の１入力端子にＨレベル信号を出力してトランジスタ73を導通して点火プラグ206 を点火させ、内燃機関200 を始動させる。

本始動兼発電装置250 は直接クランク軸201 を回転させて始動を行うので、クランク軸201 を瞬時にかつ騒音もなく回転して円滑に内燃機関200 の始動を行うことができる。

内燃機関200 が始動しクランク軸201 が所定回転数を越えると、ガバナー機構により始動兼発電装置250 への電力の供給は停止され、アクセル操作に従ったスロットル開度まで瞬時に機関回転数が上昇する。

以上のように一時停止した後アクセルグリップ61を操作するだけで、内燃機関200 が始動し、機関回転数が上昇するので、後輪21側の遠心クラッチも接続され、ブレーキを外せば即座に発進することができる。
すなわち一時停止の度に内燃機関200 の運転を停止して燃料の浪費を回避するようにしても、発進が簡単な操作で即座にかつ円滑に行える。

なお点火停止手段70は、一時停止する時のようにスロットル開度が全閉で車速が零でかつ暖機運転が完了している場合には点火を停止するが、機関始動時に暖機運転が必要な場合は暖機運転が完了するまで点火を継続して内燃機関の運転を停止させることはしない。

また本始動制御システムではブレーキスイッチ64をスタータマグネットスイッチ63の電磁コイル63ｃに直列に介装して、ブレーキが掛けられているときに始動ができるようになっていて、内燃機関の始動で即時に走り出さないようにしているが、このブレーキスイッチ64をスタータマグネットスイッチ63の電磁コイル63ｃに介装せず電磁コイル63が直接接地するようにしても本自動二輪車１の場合殆ど支障はない。

すなわち本自動二輪車１のスイングユニット17は、クランク軸201 の回転がベルト式無段変速機35および遠心クラッチを介して後輪21に伝達される構成をしているので、始動兼発電装置250 がスタータモータとしてクランク軸201 を直接回転させたとしても遠心クラッチが接続する回転数に達するまでは後輪21を回転させて走り出すことにはならないので、ブレーキスイッチ64を介装しなくても支障はない。

また本実施の形態では、内燃機関の暖機運転の完了は、気化器24に備えられたバイスタータ54の作動の有無から検知していたが、その他機関水温の上昇、気化器のチョーク操作の戻し等を監視していても暖機運転の完了を検知することができる。

本発明の一実施の形態に係る始動装置を採用したスクータ型自動二輪車の一部省略した全体側面図である。 図１における同スクータ型自動二輪車に搭載された内燃機関をII−II線に沿って截断した断面図である。 始動制御システムの概略構成図である。

符号の説明

１…スクータ型自動二輪車、２…車体前部、３…車体後部、４…フロア部、６…ダウンチューブ、７…メインパイプ、８…シート、11…ハンドル、12…フロントフォーク、13…前輪、15…ブラケット、16…リンク部材、17…スイングユニット、18…ハンガーブラケット、
21…後輪、22…リヤクッション、23…吸気管、24…気化器、25…エアクリーナ、26…メインスタンド、27…キック軸、28…キックアーム、29…キックペダル、50…バッテリ、51…コンビネーションスイッチ、52…ＣＤＩユニット、54…バイスタータ、
60…給電手段、61…アクセルグリップ、62…スロットルスイッチ、63…スタータマグネットスイッチ、64…ブレーキスイッチ、
70…点火停止手段、71…ＮＯＲ回路、72…ＮＡＮＤ回路、73…トランジスタ、 200 …内燃機関、201 …クランク軸、202 …クランクケース、203 …シリンダブロック、204 …シリンダヘッド、205 …掃気通路、206 …点火プラグ、207 …ファンシェラウド、210 …ベルト駆動プーリ、211 …ボス、212 …Ｖベルト、215 …カムプレート、216 …ドライウェイトローラ、220 …伝道ケースカバー、222 …駆動ヘリカルギヤ、223 …リターンスプリング、224 …摺動軸、225 …被動ヘリカルギヤ、226 …ラチェットホイール、227 …フリクションスプリング、 250 …始動兼発電装置、251 …インナーロータ、252 …ロータボス、253 …ナット、254 …マグネット、255 …ガバナーアウター、256 …リベット、258 …ガバナーインナー、259 …ポケット、260 …金属ボール、262 …ブラシホルダー、263 …ブラシ、265 …整流子ホルダー、266 …大径導電路、267 …整流子片、268 …小径導電路、270 …アウターステータ、271 …ステータコア、272 …発電コイル、273 …始動コイル、280 …強制空冷ファン、281 …ファンカバー。

Claims (5)

1. 内燃機関におけるクランク軸に同軸に設けられたスタータモータと、
   クランク軸が所定回転数以上になるとバッテリからスタータモータへの給電を停止する給電停止手段と、
   アクセルグリップの操作で作動するスロットル開度の全閉状態を検出するスロットルスイッチと、
   ブレーキが掛けられた状態を検出するブレーキスイッチと、
   前記スロットルスイッチがスロットル開度の全閉状態を検出しないスロットル開度が全閉でない状態で、かつ前記ブレーキスイッチの検出信号の入力がありブレーキが掛けられた状態であるときに、前記スタータモータへ給電を行う給電手段と、
   車速が零でかつスロットル開度が全閉でかつ内燃機関の暖機運転が完了した時に内燃機関の点火を停止する点火停止手段とを備えることを特徴とする車両の始動制御装置。
2. 前記内燃機関の暖機運転は、機関水温が所定以上となった時に完了することを特徴とする請求項１記載の車両の始動制御装置。
3. 前記内燃機関の暖機運転は、気化器のバイスタータがオフとなった時に完了することを特徴とする請求項１記載の車両の始動制御装置。
4. 前記内燃機関の暖機運転は、気化器のチョーク操作が戻された時に完了することを特徴とする請求項１記載の車両の始動制御装置。
5. 前記内燃機関から後輪への動力伝達系に遠心クラッチが介装されたことを特徴とする請求項１記載の車両の始動制御装置。

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