TWI596274B - 引擎系統及跨坐型車輛 - Google Patents

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TWI596274B
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增田貴裕
山口裕生
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山葉發動機股份有限公司
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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。
於機車等跨坐型車輛中，在引擎啟動動作時，為使曲柄角超過與最初之壓縮上死點對應之角度而需要較大之轉矩。因此，為提高引擎之啟動性而有使曲柄軸朝反方向旋轉之技術。
於日本專利特開2014-77405號公報所記載之引擎系統中，於引擎啟動時，一面使曲柄軸朝反方向旋轉一面將混合氣導入至燃燒室內。於在燃燒室內壓縮混合氣之狀態下，利用點火裝置進行點火動作。藉此，混合氣燃燒，且藉由燃燒之能量而將曲柄軸朝正方向旋轉驅動。
發明者等人藉由進行各種實驗及分析而發現：於上述點火動作時燃燒室內之壓力產生不均。於點火時之燃燒室內之壓力不適當之情形時，即便混合氣燃燒，亦無法獲得充足之能量。因此，不能適當地使引擎啟動。
本發明之目的在於提供一種可適當地使引擎啟動之引擎系統及跨坐型車輛。
(1)本發明之一態樣之引擎系統具備：引擎單元，其包含引擎及旋轉驅動部；摩擦檢測部，其檢測與引擎之摩擦對應之第1參數；壓力檢測部，其檢測與引擎之燃燒室內之壓力對應之第2參數；及控制 部，其基於藉由摩擦檢測部所檢測之第1參數及藉由壓力檢測部所檢測之第2參數而控制引擎單元；且引擎包含：燃料噴射裝置，其係以將燃料噴射至用以將空氣導入至燃燒室之進氣通路內之方式配置；點火裝置，其係以對燃燒室內之混合氣進行點火之方式構成；及閥驅動部，其係以分別驅動使進氣口打開及關閉之進氣閥及使排氣口打開及關閉之排氣閥之方式構成；且旋轉驅動部係以將曲柄軸朝正方向及反方向旋轉驅動之方式構成，控制部係以於引擎啟動時進行反向旋轉啟動動作之方式控制引擎單元，於反向旋轉啟動動作中，一面使曲柄軸朝反方向旋轉一面將混合氣導入至燃燒室，且以將曲柄軸朝正方向驅動之方式進行混合氣之點火，於反向旋轉啟動動作中，控制部基於藉由摩擦檢測部所檢測之第1參數而設定點火用閾值，且以藉由壓力檢測部所檢測之第2參數達到所設定之點火用閾值時進行點火之方式控制點火裝置。
於該引擎系統中，於引擎啟動時，一面使曲柄軸朝反方向旋轉一面將混合氣導入至燃燒室，且藉由對所導入之混合氣進行點火而使混合氣燃燒。藉由利用該燃燒所產生之能量而將曲柄軸朝正方向驅動。
該情形時，基於與引擎之摩擦對應之第1參數而設定有點火用閾值，於與引擎之燃燒室內之壓力對應之第2參數達到點火用閾值時，利用點火裝置進行混合氣之點火。藉此，於燃燒室內之壓力為與引擎之摩擦對應之適當之值時，可對燃燒室內之混合氣進行點火。因此，藉由混合氣之燃燒，可獲得用以將曲柄軸朝正方向驅動之充足之能量。其結果，可適當地使引擎啟動。
(2)第1參數亦可為與引擎之溫度對應之值。由於引擎之溫度越高則引擎之摩擦越小，故而可基於與引擎之溫度對應之值而進行對應於引擎之摩擦的適當控制。
(3)第2參數亦可為流至旋轉驅動部之電流。由於當燃燒室內之壓力變大時流至旋轉驅動部之電流變大，故而可基於流至旋轉驅動部之電流，而於燃燒室內之壓力為適當之值時對燃燒室內之混合氣進行點火。
(4)第2參數亦可為引擎之曲柄角。由於燃燒室內之壓力取決於曲柄角，故而可基於曲柄角而於燃燒室內之壓力為適當之值時對燃燒室內之混合氣進行點火。
(5)第2參數亦可為表示曲柄軸之旋轉速度之變化之值。由於燃燒室內之壓力取決於曲柄軸之旋轉速度之變化，故而可基於表示曲柄軸之旋轉速度之變化之值，而於燃燒室內之壓力為適當之值時對燃燒室內之混合氣進行點火。
(6)控制部於反向旋轉啟動動作中，亦可基於藉由摩擦檢測部所檢測之第1參數而調整藉由旋轉驅動部而產生之轉矩。
該情形時，以不藉由旋轉驅動部過度消耗電力即可使第2參數達到點火用閾值之方式有效率地使曲柄軸反向旋轉。
(7)本發明之其他態樣之跨坐型車輛具備：本體部，其具有驅動輪；及上述引擎系統，其產生用以使驅動輪旋轉之動力。
於該跨坐型車輛中，由於使用上述引擎系統，故而可適當地使引擎啟動。
1‧‧‧車體
2‧‧‧前叉
3‧‧‧前輪
4‧‧‧把手
5‧‧‧座部
6‧‧‧ECU(引擎控制裝置)
7‧‧‧後輪
10‧‧‧引擎
11‧‧‧活塞
12‧‧‧連桿
13‧‧‧曲柄軸
14‧‧‧啟動兼發電機
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
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
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
A31s‧‧‧角度
A31t‧‧‧角度
P1、P2、P3、P4‧‧‧箭頭
P5、P6、P7、P8‧‧‧箭頭
Ps、Psa、V3、V4‧‧‧值
R1‧‧‧箭頭
R2‧‧‧箭頭
Vt、Vta‧‧‧點火用閾值
圖1為表示本發明之一實施形態之機車之概略構成的模式性側視圖。
圖2為用以對引擎系統之構成進行說明之模式圖。
圖3為用以對引擎單元之通常動作進行說明之圖。
圖4為用以對引擎單元之反向旋轉啟動動作進行說明之圖。
圖5(a)~(c)為用以對藉由反向旋轉啟動動作適當地使引擎啟動之 情形進行說明之圖。
圖6(a)~(c)為用以對未利用反向旋轉啟動動作適當地使引擎啟動之情形進行說明之圖。
圖7為表示閾值設定映射表之一例之圖。
圖8(a)~(c)為用以對點火用閾值之設定進行說明之模式圖。
圖9為表示驅動工作週期比設定映射表之一例之圖。
圖10(a)~(c)為用以對目標曲柄角之設定進行說明之模式圖。
圖11為引擎啟動處理之流程圖。
圖12為參數設定處理之流程圖。
以下，利用圖式對作為本發明之實施形態之跨坐型車輛之一例之機車進行說明。
(1)機車
圖1為表示本發明之一實施形態之機車之概略構成之模式性側視圖。於圖1之機車100中，於車體1之前部，於左右方向可擺動地設置有前叉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包含例如單氣缸之引擎10。藉由ECU6及引擎單元EU構成引擎系統200。於車體1之後端下部安裝有後輪7且使該後輪7可旋轉。藉由利用引擎10所產生之動力而旋轉驅動後輪7。
(2)引擎系統
圖2為用以對引擎系統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及啟動兼發電機14。引擎10具備活塞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係設置為可於氣缸31內往復移動，且經由連桿12連接於曲柄軸13。活塞11之往復移動被轉換為曲柄軸13之旋轉運動。於曲柄軸13設置有啟動兼發電機14。啟動兼發電機14係具有啟動馬達之功能之發電機，朝正方向及反方向旋轉驅動曲柄軸13且藉由曲柄軸13之旋轉而產生電力。正方向係引擎10之通常動作時之曲柄軸13之旋轉方向，反方向係其相反之方向。啟動兼發電機14不經由減速機而直接將轉矩傳遞至曲柄軸13。藉由將曲柄軸13之正方向之旋轉(正向旋轉)傳遞至後輪7而旋轉驅動後輪7。亦可分別設置啟動馬達及發電機來代替啟動兼發電機14。
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。以將進氣口21打開及關閉之方式設置有進氣閥15，且以將排氣口23打開及關閉之方式設置有排氣閥16。藉由閥驅動部17而驅動進氣閥15及排氣閥16。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TV。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係以將燃料噴射至進氣通路22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。亦可使用微電腦代替CPU及記憶體。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電性連接於ECU6。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由騎乘者進行操作。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檢測流至啟動兼發電機14之電流(以下，稱為馬達電流)。溫度感測器45例如檢測引擎10內之水溫或油溫、或機器溫度作為與引擎10之溫度對應 之值(以下，稱為引擎溫度)。
主開關40及啟動開關41之操作以操作信號之形式賦予至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賦予至ECU6。ECU6基於所被賦予之操作信號及檢測信號而控制啟動兼發電機14、火星塞18及噴射器19。
(3)引擎之動作
例如，藉由接通圖2之主開關40且接通啟動開關41而使引擎10啟動，藉由斷開圖2之主開關40而使引擎10停止。又，藉由滿足預定之怠速停止條件而使引擎10自動停止，其後，亦可藉由滿足預定之怠速停止解除條件而使引擎10自動地重新啟動。怠速停止條件例如包含與節流閥開度(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。怠速停止解除條件係例如操作加速器握把且節流閥開度變得大於0。以下，將藉由滿足怠速停止條件而使引擎10自動地停止之狀態稱為怠速停止狀態。
引擎單元EU於引擎10啟動時進行反向旋轉啟動動作。其後，引擎單元EU進行通常動作。圖3為用以對引擎單元EU之通常動作進行說明之圖。圖4為用以對引擎單元EU之反向旋轉啟動動作進行說明之圖。
以下說明中，將自壓縮行程向膨脹行程之移行時活塞11所經由之上死點稱為壓縮上死點，將自排氣行程向進氣行程之移行時活塞11所經由之上死點稱為排氣上死點。將自進氣行程向壓縮行程之移行時活塞11所經由之下死點稱為進氣下死點，將自膨脹行程向排氣行程之移行時活塞11所經由之下死點稱為膨脹下死點。
於圖3及圖4中，以1個圓表示曲柄軸13於旋轉2圈(720度)之範圍之旋轉角度。曲柄軸13旋轉2圈相當於引擎10之1循環。圖2之曲柄角感測器43檢測曲柄軸13於旋轉1圈(360度)之範圍之旋轉位置。ECU6 基於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循環的曲柄軸13之旋轉2圈中之哪一圈對應。藉此，ECU6可獲取曲柄軸13於旋轉2圈(720度)之範圍之旋轉位置。
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，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。箭頭R1表示曲柄軸13之正向旋轉時之曲柄角之變化的方向，箭頭R2表示曲柄軸13之反向旋轉時之曲柄角之變化的方向。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之反向旋轉時之活塞11之移動方向。
(3-1)通常動作
一面參照圖3一面對引擎單元EU之通常動作進行說明。於通常動作中，曲柄軸13(圖2)向正方向旋轉。因此，曲柄角向箭頭R1之方向變化。該情形時，如以箭頭P1~P4所示般，於自角度A0至角度A1為止之範圍活塞11(圖2)下降，於自角度A1至角度A2為止之範圍活塞11上升，於自角度A2至角度A3為止之範圍活塞11下降，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)將燃料噴射至進氣通路22(圖2)。於正方向上，角度A11位於較角度A0靠近提前角側。繼而，於自角度A12至角度A13為止之範圍，藉由進氣閥15(圖2)而打開進氣口21(圖2)。於正方向上，角度A12位於較角度A11靠近延遲角側且較角度A0靠近提前角側，角度A13位於較角度A1靠近延遲角側。自角度A12至角度A13為止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通過進氣口21而被導入至燃燒室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 合氣進行點火。於正方向上，角度A14位於較角度A2靠近提前角側。藉由對混合氣進行點火而於燃燒室31a內產生***(混合氣之燃燒)。混合氣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)而打開排氣口23(圖2)。於正方向上，角度A15位於較角度A3靠近提前角側，角度A16位於較角度A0靠近延遲角側。自角度A15至角度A16為止之範圍為通常排氣範圍之例。藉此，自燃燒室31a通過排氣口23排出燃燒後之氣體。
(3-2)反向旋轉啟動動作
一面參照圖4一面對引擎單元EU之反向旋轉啟動動作進行說明。於本例中，於進行反向旋轉啟動動作之前，將曲柄角調整至預定之反轉開始範圍。反轉開始範圍於正方向上例如位於自角度A0至角度A2為止之範圍，較佳為位於自角度A13至角度A2為止之範圍。於圖4中，反轉開始範圍為角度A30。角度A30係自角度A13至角度A2為止之範圍。
於反向旋轉啟動動作中，自曲柄角位於反向旋轉開始範圍之狀態使曲柄軸13朝反方向旋轉。藉此，曲柄角向箭頭R2之方向變化。該情形時，如以箭頭P5~P8所示，於自角度A2至角度A1為止之範圍活塞11下降，於自角度A1至角度A0為止之範圍活塞11上升，於自角度A0至角度A3為止之範圍活塞11下降，於自角度A3至角度A2為止之範圍活塞11上升。曲柄軸13反向旋轉時之活塞11之移動方向與曲柄軸13正向旋轉時之活塞11之移動方向相反。
於本例中，即便於曲柄軸13反向旋轉時，亦與正向旋轉時同樣地，於自角度A13至角度A12為止之範圍打開進氣口21，且於自角度A16至角度A15為止之範圍打開排氣口23。然而，於曲柄軸13反向旋轉時，亦可不於自角度A13至角度A12為止之範圍打開進氣口21，又，亦可不於自角度A16至角度A15為止之範圍打開排氣口23。
於角度A23，藉由噴射器19(圖2)將燃料噴射至進氣通路22(圖2)。於反方向上，角度A23位於較角度A0靠近提前角側。又，於自角度A21至角度A22為止之範圍，藉由進氣閥15(圖2)打開進氣口21(圖2)。自角度A21至角度A22為止之範圍為啟動進氣範圍之例。於反方向上，角度A21、A22位於自角度A0至角度A3為止之範圍。由於在自角度A1至角度A0為止之範圍活塞11上升，故而即便於自角度A13至角度A12為止之範圍打開進氣口21，亦幾乎不會將空氣及燃料導入至燃燒室31a。另一方面，由於在自角度A0至角度A3為止之範圍活塞11下降，故而藉由於自角度A21至角度A22為止之範圍打開進氣口21，而自進氣通路22將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。
繼而，於角度A31a，開始向與火星塞18(圖2)連接之點火線圈通電，於角度A31，藉由火星塞18(圖2)對燃燒室31a內之混合氣進行點火。於反方向上，角度A31a位於較角度A31靠近提前角側，角度A31位於較角度A2靠近提前角側。角度A31為啟動點火範圍之例。於本實施形態中，於藉由圖2之電流感測器44所檢測之馬達電流達到閾值時，藉由火星塞18對混合氣進行點火。關於點火控制之詳細情況見下文。
又，於角度A31，曲柄軸13之旋轉方向自反方向切換至正方向。該情形時，藉由混合氣之燃燒而提高曲柄軸13之正方向之轉矩。其後，引擎10移行至圖3之通常動作。
於本實施形態中，與使曲柄軸13之反向旋轉停止同時地，藉由火星塞18對燃燒室31a內之混合氣進行點火，但只要能向正方向驅動曲柄軸13，則曲柄軸13之反向旋轉之停止與利用火星塞18之點火亦可不同時進行。
如此，於本實施形態中，於引擎10啟動時，一面藉由啟動兼發 電機14使曲柄軸13反向旋轉一面將混合氣導入至燃燒室31a，其後，於活塞11接近壓縮上死點之狀態下，對燃燒室31a內之混合氣進行點火。藉此，以使曲柄軸13朝正方向旋轉之方式驅動活塞11。
(4)引擎之摩擦
引擎10之摩擦根據引擎10之狀態而變動。例如，引擎溫度越低，則引擎10之摩擦越大。如上所述，於反向旋轉啟動動作中，於馬達電流達到閾值(以下，稱為點火用閾值)時，對燃燒室31a內之混合氣進行點火。於點火用閾值固定之情形時，存在因引擎10之摩擦變動而致使於上述反向旋轉啟動動作中無法適當地使引擎10啟動之情況。
對點火用閾值固定之情形時之反向旋轉啟動動作進行說明。圖5為用以說明於反向旋轉啟動動作中適當地使引擎10啟動之情況之圖。圖6為用以說明未利用反向旋轉啟動動作適當地使引擎10啟動之情況之圖。
於圖5之例中，例如於自怠速停止狀態之重新啟動時、且引擎溫度相對較高之狀態下，進行反向旋轉啟動動作。該情形時，引擎10之摩擦相對較小。另一方面，圖6之例中，例如於冷啟動時、且引擎溫度相對較低之狀態下進行反向旋轉啟動動作。該情形時，引擎10之摩擦相對較大。
於圖5(a)及圖6(a)中，橫軸表示曲柄角，縱軸表示曲柄軸13之旋轉負載。於圖5(b)及圖6(b)中，橫軸表示曲柄角，縱軸表示馬達電流。於圖5(c)及圖6(c)中，橫軸表示曲柄角，縱軸表示燃燒室31a內之壓力(以下，稱為缸內壓力)。
於圖5(a)之例中，曲柄軸13之旋轉負載於值V1以上且值V2以下之範圍變化。於曲柄角為對應於壓縮上死點之角度A2時，曲柄軸13之旋轉負載成為最大值V2。又，於角度A1與角度A0之間，由於驅動進氣閥15而使得曲柄軸13之旋轉負載變大。又，於角度A0與角度A3 之間，由於驅動排氣閥16而使得曲柄軸13之旋轉負載變大。
如圖5(b)所示，於反向旋轉啟動動作中，於曲柄角處於角度A30之狀態下馬達電流成為正值。藉此，藉由啟動兼發電機14而向反方向驅動曲柄軸13。於曲柄軸13之反向旋轉開始時，馬達電流暫時性地變大，其後馬達電流降低。其後，隨著曲柄軸13之旋轉負載增大，作用於啟動兼發電機14之負載變大，馬達電流上升。具體而言，於角度A1與角度A0之間、及角度A0與角度A3之間，馬達電流上升。又，當曲柄角接近於與壓縮上死點對應之角度A2時，馬達電流上升。當馬達電流達到固定之點火用閾值Vt時，對燃燒室31a(圖2)內之混合氣進行點火，且藉由啟動兼發電機14而向正方向驅動曲柄軸13。於本例中，於馬達電流達到點火用閾值Vt時，曲柄角為角度A31。
如圖5(c)所示，於曲柄角達到角度A31時，缸內壓力成為值Ps。於該狀態下對混合氣進行點火而使混合氣燃燒。於本例中，藉由混合氣之燃燒而可獲得充足之能量。藉此，如圖5(a)所示，曲柄軸13可超過對應於最初之壓縮上死點之角度A2。
針對圖6之例，對與圖5之例不同之方面進行說明。於圖6之例中，與圖5之例相比，引擎10之摩擦較大。因此，如圖6(a)所示，曲柄軸13之旋轉負載於值V3以上且值V4以下之範圍變化。值V3大於值V1，值V4大於值V2。
藉此，於曲柄角之範圍全體，作用於啟動兼發電機14(圖2)之負載變大。因此，如圖6(b)所示，於曲柄角之範圍全體，與圖5(b)之例相比馬達電流變大。
當馬達電流達到固定之點火用閾值Vt時，對燃燒室31a(圖2)內之混合氣進行點火，且藉由啟動兼發電機14而向正方向驅動曲柄軸13。於本例中，於馬達電流達到點火用閾值Vt時，曲柄角為角度A31s。角度A31s於反方向上位於較角度A31靠近提前角側。
缸內壓力取決於曲柄角。如圖6(c)所示，於曲柄角達到角度A31s時，缸內壓力成為值Psa。值Psa小於值Ps。於該狀態下對燃燒室31a內之混合氣進行點火而使混合氣燃燒。對混合氣進行點火時之缸內壓力越低，藉由混合氣之燃燒所獲得之能量越小。於本例中，無法藉由混合氣之燃燒而獲得充足之能量。因此，如圖6(a)所示，曲柄軸13無法超過對應於最初之壓縮上死點之角度A2。
如此，若引擎10之摩擦不同，則馬達電流與缸內壓力之關係不同。因此，若點火用閾值固定，則因引擎10之摩擦變動而致使對混合氣進行點火時之缸內壓力產生不均。
如圖6之例，當於未充分提高缸內壓力之狀態下對燃燒室31a內之混合氣進行點火時，無法獲得用以使曲柄軸13正向旋轉之充足之能量。藉此，無法適當地使引擎10啟動。
(5)點火用閾值之設定
為了藉由混合氣之燃燒而獲得充足之能量，必須以較高之精度調整對混合氣進行點火時之缸內壓力。因此，於本實施形態中，以對應於引擎10之摩擦之方式適當設定點火用閾值。
例如，於圖2之ECU6之記憶體記憶有表示引擎溫度與點火用閾值之關係之映射表(以下，稱為閾值設定映射表)。閾值設定映射表係藉由實驗或模擬等而獲得。圖7為表示閾值設定映射表之一例之圖。於圖7中，橫軸表示引擎溫度，縱軸表示點火用閾值。
如圖7所示，於閾值設定映射表中，以隨著引擎溫度變高而點火用閾值變小之方式規定引擎溫度與點火用閾值之關係。ECU6基於閾值設定映射表而設定與引擎溫度對應之點火用閾值。如上所述，引擎溫度與引擎10之摩擦之間存在關聯。因此，引擎10之摩擦越大，所設定之點火用閾值變得越大。該情形時，即便引擎10之摩擦不同，亦能以對混合氣進行點火時之曲柄角成為固定之方式調整點火用閾值。以 下，將應該對混合氣進行點火之曲柄角之目標值稱為目標角度。於本例中，目標角度為角度A31。
圖8為用以對點火用閾值之設定進行說明之模式圖。與圖5(a)~圖5(c)及圖6(a)~圖6(c)同樣地，於圖8(a)~圖8(c)中，橫軸表示曲柄角，縱軸分別表示旋轉負載、馬達電流及缸內壓力。
於圖8之例中，引擎10之摩擦與圖6之例相同。因此，如圖8(a)所示，曲柄軸13之旋轉負載於值V3以上且值V4以下之範圍變化。圖8之例與圖6之例之不同在於以下方面。
如圖8(b)所示，點火用閾值設定為Vta。值Vta大於值Vt。該情形時，於馬達電流達到點火用閾值Vta時，曲柄角為角度A31。若馬達電流達到點火用閾值Vta，則對燃燒室31a內之混合氣進行點火，且藉由啟動兼發電機14而向正方向驅動曲柄軸13。
如圖8(c)所示，於曲柄角達到角度A31時，缸內壓力成為值Ps。於該狀態下對燃燒室31a內之混合氣進行點火而使混合氣燃燒。藉此，與圖5之例同樣地，可藉由混合氣之燃燒而獲得充足之能量。因此，如圖8(a)所示，曲柄角可超過對應於最初之壓縮上死點之角度A2。
(6)驅動工作週期比
藉由啟動兼發電機14而產生之轉矩取決於供給至啟動兼發電機14之電流之工作週期比(以下，稱為驅動工作週期比)。於反向旋轉啟動動作中，若驅動工作週期比較低，則存在無法使曲柄角達到目標角度之可能性。尤其，如圖6之例般，於引擎10之摩擦較大之情形時，於曲柄角達到目標角度之前，存在藉由曲柄軸13之旋轉負載而使曲柄軸13之反向旋轉停止之可能性。
另一方面，若驅動工作週期比較高，則雖容易使曲柄角達到目標角度，但存在過度消耗電力之可能性。尤其，如圖5之例，於引擎 10之摩擦較小之情形時，即便藉由啟動兼發電機14而產生之轉矩較小，亦可使曲柄角達到目標角度。因此，若驅動工作週期比較高，則會過度地消耗電力。
因此，亦能以對應於引擎10之摩擦之方式調整驅動工作週期比。例如，於圖2之ECU6之記憶體記憶有表示引擎溫度與驅動工作週期比之關係之映射表(以下，稱為驅動工作週期比設定映射表)。驅動工作週期比設定映射表可藉由實驗或模擬等而獲得。圖9為表示驅動工作週期比設定映射表之一例之圖。於圖9中，橫軸表示引擎溫度，縱軸表示驅動工作週期比。
如圖9所示，於驅動工作週期比設定映射表中，以隨著引擎溫度變高而驅動工作週期比變低之方式規定引擎溫度與驅動工作週期比之關係。ECU6基於驅動工作週期比映射表而設定對應於引擎溫度之驅動工作週期比。該情形時，引擎10之摩擦越大，則所設定之驅動工作週期比越高。
如此，以對應於引擎10之摩擦之方式調整驅動工作週期比，藉此可防止過度地消耗電力，並且可將曲柄角調整至目標角度。
(7)目標角度之調整
若引擎10之摩擦不同，則用以使曲柄角超過對應於最初之壓縮上死點之角度A2所需之曲柄軸13之正方向之轉矩不同。引擎10之摩擦越小，則所需之曲柄軸13之正方向之轉矩越小。
如上所述，藉由反向旋轉啟動動作所獲得之曲柄軸13之正方向之轉矩取決於對混合氣進行點火時之缸內壓力，缸內壓力取決於曲柄角。因此，亦能以對應於引擎10之摩擦之方式調整目標角度。
藉由調整點火用閾值，亦可調整對混合氣進行點火時之曲柄角。於圖7之閾值設定映射表中，即便引擎10之摩擦不同，亦能以使目標角度成為固定之方式規定引擎溫度與點火用閾值之關係。亦可替 代地，而以引擎10之摩擦越小則目標角度越遠離角度A2之方式設定引擎溫度與點火用閾值之關係。
圖10為用以對目標角度之調整進行說明之模式圖。與圖5(a)~圖5(c)及圖6(a)~圖6(c)同樣地，於圖10(a)~圖10(c)中，橫軸表示曲柄角，縱軸分別表示旋轉負載、馬達電流及缸內壓力。
關於圖10之例，對與圖5之例不同之方面進行說明。於圖10之例中，引擎10之摩擦小於圖5之例。因此，如圖10(a)所示，曲柄軸13之旋轉負載於值V5以上且值V6以下之範圍變化。值V5小於值V1，值V6小於值V2。
又，如圖10(b)所示，於曲柄角之範圍全體，與圖5(b)之例相比馬達電流變小。點火用閾值設定為Vtb。值Vtb小於值Vt。該情形時，於馬達電流達到點火用閾值Vtb時，曲柄角為角度A31t。於本例中，角度A31t為目標角度，於反方向位於較角度A31靠近提前角側。若馬達電流達到點火用閾值Vtb，則對燃燒室31a內之混合氣進行點火，且藉由啟動兼發電機14而向正方向驅動曲柄軸13。
如圖10(c)所示，於曲柄角達到角度A31t時，缸內壓力成為值Psb。值Psb小於值Ps。該狀態下，對燃燒室31a內之混合氣進行點火而使混合氣燃燒。該情形時，由於引擎10之摩擦較小，即便藉由混合氣之燃燒所獲得之能量與圖5之例相比較小，曲柄軸13亦可超過對應於最初之壓縮上死點之角度A2。
如此，以對應於引擎10之摩擦之方式調整目標角度，藉此可一面於反向旋轉啟動動作中降低藉由啟動兼發電機14而消耗之電力，一面獲得所需之曲柄軸13之正方向之轉矩。
再者，亦可基於曲柄角進行點火控制，而代替基於馬達電流進行點火控制。具體而言，亦可於自進氣壓力感測器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目標角度時，對燃燒 室31a內之混合氣進行點火。
又，亦可將基於馬達電流之點火控制、與基於曲柄角之點火控制加以組合。例如，亦能以對應於引擎10之摩擦之方式分別設定點火用閾值及目標角度，於滿足藉由電流感測器44所檢測之馬達電流達到點火用閾值，或藉由進氣壓力感測器42及曲柄角感測器43所檢測之曲柄角達到目標角度之任一條件之時間點，對燃燒室31a內之混合氣進行點火。
(8)引擎啟動處理
ECU6基於預先記憶於預記憶體之控制程式而進行引擎啟動處理。圖11為引擎啟動處理之流程圖。例如，於接通圖2之主開關40，或引擎10移行至怠速停止狀態之情形時進行引擎啟動處理。
如圖11所示，ECU6判定預定之啟動條件是否成立(步驟S1)。於引擎單元EU不為怠速停止狀態之情形時，啟動條件例如為接通啟動開關41(圖2)。於引擎單元EU為怠速停止狀態之情形時，啟動條件為滿足怠速停止解除條件。
於不滿足啟動條件之情形時，於滿足啟動條件之前ECU6重複步驟S1之處理。於滿足啟動條件之情形時，ECU6進行參數設定處理(步驟S2)。藉由參數設定處理而設定點火用閾值及驅動工作週期比。參數設定處理之詳細情況見下文。繼而，ECU6以使曲柄軸13向反方向旋轉之方式控制啟動兼發電機14(步驟S3)。該情形時，利用藉由參數設定處理所設定之驅動工作週期比而控制啟動兼發電機14。
再者，於引擎啟動處理開始時，於曲柄角不在反向旋轉開始範圍(角度A30)之情形時，如上所述，亦可於使曲柄軸13反向旋轉之前，將曲柄角調整至反向旋轉開始範圍。
其次，ECU6判定是否滿足燃料噴射條件(步驟S4)。例如，燃料噴射條件為自進氣壓力感測器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4之角度A23。於不滿足燃料噴射條件之情形時，ECU6重複步驟S3之處理。若滿足燃料噴射條件，ECU6以將燃料噴射至進氣通路22(圖2)之方式控制噴射器19(圖2)(步驟S5)。該情形時，ECU6亦可響應於來自曲柄角感測器43之脈衝信號而控制噴射器19。
其次，ECU6判定是否滿足通電開始條件(步驟S6)。例如，通電開始條件為自進氣壓力感測器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4之角度A31a。於不滿足通電開始條件之情形時，ECU6重複步驟S6之處理。若滿足通電開始條件，則ECU6開始向點火線圈之通電(步驟S7)。該情形時，ECU6亦可響應於來自曲柄角感測器43之脈衝信號而控制點火線圈。
其次，ECU6判定是否滿足點火條件(步驟S8)。於本例中，點火條件為藉由電流感測器44(圖2)所檢測之馬達電流達到於步驟S2之參數設定處理中設定之點火用閾值。
於不滿足點火條件之情形時，ECU6重複步驟S8之處理。若滿足點火條件，則ECU6以使曲柄軸13向正方向旋轉之方式控制啟動兼發電機14(步驟S9)，並且以對燃燒室31a內之混合氣進行點火之方式控制火星塞18(步驟S10)。藉此，結束引擎啟動處理。
對步驟S2之參數設定處理進行說明。圖12為參數設定處理之流程圖。如圖12所示，ECU6獲取藉由溫度感測器45所檢測之引擎溫度(步驟S11)。
其次，ECU6基於所獲取之引擎溫度而設定點火用閾值(步驟S12)。例如，自圖7之閾值設定映射表獲取對應於所獲取之引擎溫度之點火用閾值。該情形時，亦可如圖8之例般，以目標角度成為固定之方式設定點火用閾值，或，亦可如圖10之例般，以目標角度不同之方式設定點火用閾值。
其次，ECU6基於所獲取之引擎溫度而設定驅動工作週期比(步驟S13)。例如，自圖9之驅動工作週期比設定映射表獲取對應所獲取之引擎溫度之驅動工作週期比。如此設定點火用閾值及驅動工作週期比而結束參數設定處理。
(9)效果
於本實施形態之引擎系統200中，引擎10啟動時，一面使曲柄軸13反向旋轉一面將混合氣導入至燃燒室31a內，且於馬達電流達到點火用閾值時對燃燒室31a內之混合氣進行點火。該情形時，由於基於對應於引擎10之摩擦之引擎溫度而設定點火用閾值，故而於缸內壓力為與引擎10之摩擦對應之適當之值時，對燃燒室31a內之混合氣進行點火。因此，藉由混合氣之燃燒而可獲得用以將曲柄軸13向正方向驅動之充足之能量。其結果，可適當地使引擎10啟動。
又，由於使用藉由溫度感測器45所檢測之引擎溫度及藉由電流感測器44所檢測之馬達電流進行點火控制，故而可一面抑制構成之複雜化一面進行與引擎10之摩擦對應之適當之控制。
(10)其他實施形態
於上述實施形態中，使用引擎溫度作為與引擎10之摩擦對應之參數，但本發明並不限定於此，亦可使用與引擎10之摩擦對應之其他參數。例如，亦可檢測曲柄軸13之旋轉負載，並使用其檢測值作為與引擎10之摩擦對應之參數。
又，於上述實施形態中，使用馬達電流及曲柄角作為對應於缸內壓力之參數，但本發明並不限定於此，亦可使用對應於缸內壓力之其他參數。例如，亦可設置檢測缸內壓力之壓力感測器，且使用其檢測值作為對應於缸內壓力之參數。
又，亦可使用表示曲柄軸13之旋轉速度之變化之值(例如，變化率或變化量)作為對應於缸內壓力之參數。例如，可基於來自曲柄角 感測器43之檢測信號而算出每單位時間之曲柄軸13之旋轉速度之變化量(以下，稱為旋轉變化量)。旋轉變化量取決於缸內壓力，隨著缸內壓力變大而旋轉變化量變大。因此，於反向旋轉啟動動作中，例如亦可基於藉由溫度感測器45所檢測之引擎溫度而設定旋轉變化量之閾值作為點火用閾值，於旋轉變化量達到所設定之閾值時對燃燒室31a內之混合氣進行點火。藉此，與上述實施形態同樣地，可抑制構成之複雜化，並且可進行與引擎10之摩擦對應之適當之控制。
上述實施形態為將本發明應用於機車之例，但並不限定於此，亦可將本發明應用於三輪機車或ATV(All Terrain Vehicle；全地形車輛)等其他跨坐型車輛。
(11)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之例進行說明，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，引擎單元EU為引擎單元之例，引擎10為引擎之例，啟動兼發電機14為旋轉驅動部之例，溫度感測器45為摩擦檢測部之例，電流感測器44為壓力檢測部之例，ECU6為控制部之例，噴射器19為燃料噴射裝置之例，火星塞18為點火裝置之例，閥驅動部17為閥驅動部之例。又，機車100為跨坐型車輛之例，車體1為本體部之例，後輪7為驅動輪之例。
作為請求項之各構成要素，可使用具有請求項所記載之構成或功能之其他各種要素。
[產業上之可利用性]
本發明可有效地用於各種引擎系統及跨坐型車輛。
A0‧‧‧角度
A1‧‧‧角度
A2‧‧‧角度
A3‧‧‧角度
A30‧‧‧角度
A31‧‧‧角度
A31s‧‧‧角度
Ps‧‧‧值
Psa‧‧‧值
V3‧‧‧值
V4‧‧‧值
Vt‧‧‧點火用閾值
Vta‧‧‧點火用閾值

Claims (5)

  1. 一種引擎系統，其具備：引擎單元，其包括引擎及旋轉驅動部；摩擦檢測部，其檢測與上述引擎之摩擦對應之第1參數；壓力檢測部，其檢測流至上述旋轉驅動部之電流作為與上述引擎之燃燒室內之壓力對應之第2參數；及控制部，其基於藉由上述摩擦檢測部所檢測之第1參數及藉由上述壓力檢測部所檢測之第2參數而控制上述引擎單元；且上述引擎包括：燃料噴射裝置，其係以將燃料噴射至用以將空氣導入至上述燃燒室之進氣通路內之方式配置；點火裝置，其係以對上述燃燒室內之混合氣進行點火之方式構成；及閥驅動部，其係以分別驅動使進氣口打開及關閉之進氣閥及使排氣口打開及關閉之排氣閥之方式構成；且上述旋轉驅動部係以將曲柄軸朝正方向及反方向旋轉驅動之方式構成，上述控制部係以於上述引擎啟動時進行反向旋轉啟動動作之方式控制上述引擎單元，於上述反向旋轉啟動動作中，一面使上述曲柄軸朝反方向旋轉一面將混合氣導入至上述燃燒室，且以使上述曲柄軸朝正方向驅動之方式進行混合氣之點火，上述控制部於上述反向旋轉啟動動作中，基於藉由上述摩擦檢測部所檢測之第1參數而設定點火用閾值，且以當藉由上述壓力檢測部所檢測之電流達到所設定之上述點火用閾值時進行上 述點火之方式控制上述點火裝置，以對混合氣進行點火時之曲柄角成為固定之方式規定第1參數與點火用閾值之關係。
  2. 一種引擎系統，其具備：引擎單元，其包括引擎及旋轉驅動部；摩擦檢測部，其檢測與上述引擎之摩擦對應之第1參數；壓力檢測部，其檢測表示上述曲柄軸之旋轉速度之變化之值作為與上述引擎之燃燒室內之壓力對應之第2參數；及控制部，其基於藉由上述摩擦檢測部所檢測之第1參數及藉由上述壓力檢測部所檢測之第2參數而控制上述引擎單元；且上述引擎包括：燃料噴射裝置，其係以將燃料噴射至用以將空氣導入至上述燃燒室之進氣通路內之方式配置；點火裝置，其係以對上述燃燒室內之混合氣進行點火之方式構成；及閥驅動部，其係以分別驅動使進氣口打開及關閉之進氣閥及使排氣口打開及關閉之排氣閥之方式構成；且上述旋轉驅動部係以將曲柄軸朝正方向及反方向旋轉驅動之方式構成，上述控制部係以於上述引擎啟動時進行反向旋轉啟動動作之方式控制上述引擎單元，於上述反向旋轉啟動動作中，一面使上述曲柄軸朝反方向旋轉一面將混合氣導入至上述燃燒室，且以使上述曲柄軸朝正方向驅動之方式進行混合氣之點火，上述控制部於上述反向旋轉啟動動作中，基於藉由上述摩擦檢測部所檢測之第1參數而設定點火用閾值，且以當藉由上述壓 力檢測部所檢測之表示上述曲柄軸之旋轉速度之變化之值達到所設定之上述點火用閾值時進行上述點火之方式控制上述點火裝置，以對混合氣進行點火時之曲柄角成為固定之方式規定第1參數與點火用閾值之關係。
  3. 如請求項1或2之引擎系統，其中上述第1參數為與上述引擎之溫度對應之值。
  4. 如請求項1或2之引擎系統，其中上述控制部於上述反向旋轉啟動動作中，基於藉由上述摩擦檢測部所檢測之第1參數而調整藉由上述旋轉驅動部所產生之轉矩。
  5. 一種跨坐型車輛，其具備：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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